DE2715499A1 - METHOD AND DEVICE FOR USE OF ENERGY FROM UNDERGROUND GEOTHERMAL SOURCES - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR USE OF ENERGY FROM UNDERGROUND GEOTHERMAL SOURCES

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DE2715499A1 DE19772715499 DE2715499A DE2715499A1 DE 2715499 A1 DE2715499 A1 DE 2715499A1 DE 19772715499 DE19772715499 DE 19772715499 DE 2715499 A DE2715499 A DE 2715499A DE 2715499 A1 DE2715499 A1 DE 2715499A1
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Description

Patentanwälte Dipl.--1ng. C u rt WallachPatent attorneys Dipl. - 1ng. C u rt Wallach

Dipl.-Ing. Günther KochDipl.-Ing. Günther Koch

β Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibachβ Dipl.-Phys. Dr Tino Haibach

Dipl.-Ing. Rainer FeldkampDipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai dD-8000 Munich 2 · Kaufingerstraße 8 · Telephone (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 6. April 1977Date: April 6, 1977

Unser Zeichen: 15 827 -Our reference: 15 827 -

Bezeichnung: Verfahren und Vorrichtung zurDesignation: Process and device for

Nutzung von Energie aus unterirdischen geothermischen QuellenUse of energy from underground geothermal sources

Anmelder: Sperry Rand CorporationApplicant: Sperry Rand Corporation

1290 Avenue of the Americas
New York, N.Y. IOOI9 / USA
1290 Avenue of the Americas
New York, NY IOOI9 / USA

Vertreter: Dipl.-Ing. C. WallachRepresentative: Dipl.-Ing. C. Wallach

Dipl.-Ing. G. Koch
Dr. Tino Haibach
Dipl.-Ing. R. Feldkamp
8OOO München
Dipl.-Ing. G. Koch
Dr. Tino Haibach
Dipl.-Ing. R. Feldkamp
8OOO Munich

Erfinder: Hugh Brookie MatthewsInventor: Hugh Brookie Matthews

410 Edgebrook Road
Boylston, Massachusetts / USA
410 Edgebrook Road
Boylston, Massachusetts / USA

09842/09U09842 / 09U

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Nutzung von Energie aus unterirdischen geothermischen Quellen, beispielsweise aus heißen Söle-Tiefbrunnen»The invention relates to a method and a device for using energy from underground geothermal energy Sources, for example from hot brine deep wells »

In der deutschen Offenlegungsschrift 2 419 237 und der US-Patentschrift 3 898 020 sind Verfahren und Vorrichtungen beschrieben, die einen wesentlichen Fortschritt bei der Technik der Gewinnung von geothermischer Leistung ergeben, weil sie nicht auf die Verwendung der seltenen einen trockenen Dampf liefernden geothermischen Quellen beschränkt sind und weil bei diesen Verfahren und Vorrichtungen weiterhin keine Probleme hinsichtlich der Trennung von Dampf und geothermischer Sole und der sich hierdurch ergebenden Korrosion ergeben, wie sie bei bekannten Systemen unter Verwendung von Brunnen auftreten, die eine Mischung aus Dampf und Heißwasser liefern. Die deutsche Offenlegungsschrift bzw. die US-Patentschrift beschreiben eine Anordnung, die im folgenden ausführlicher anhand der Figuren 1 sowie 3a und 3b der Zeichnungen erläutert wird.In German Offenlegungsschrift 2,419,237 and US patent specification 3,898,020 describes methods and apparatus that represent a significant advance in the art the extraction of geothermal power arise because it does not rely on the use of the rare dry one Steam-producing geothermal sources are limited and because these methods and devices still do not have any Problems with the separation of steam and geothermal brine and the resulting corrosion arise, as they occur in known systems using wells that contain a mixture of steam and hot water deliver. The German laid-open specification and the US patent describe an arrangement which is described below in more detail with reference to Figures 1 and 3a and 3b of the drawings is explained.

Eine Verbesserung dieser grundlegenden Anordnung ist in der deutschen Offenlegungsschrift 2 530 635 beschrieben. Alle drei erwähnten Patent- bzw. Offenlegungsschriften beschreiben geothermische Energiegewinnungssysteme, die die thermische Energie ausnutzen, die in unterirdischen Wärmequellen in Form von heißen Lösungsmittel führenden Brunnenwasser gespeichert ist, um überhitzten Dampf aus einer von der Ober» fläche aus eingeleiteten Strömung von sauberem Wasser zu gewinnen. Der überhitzte Dampf wird dann zum Antrieb einer turbinengetriebenen Pumpe in dem Brunnen zum Pumpen der heißen Sole mit hohem Druck und immer in flüssigem Zustand bis zur Erdoberfläche hin verwendet, wo diese Sole oder das Lösungsmittel führende Brunnenwasser seine Energie in einer binären einen geschlossenen Kreislauf bildenden Wärmetauscher-Dampfturbinen-Wechselstromgenerator-Kombination zur Erzeu-An improvement to this basic arrangement is described in German Offenlegungsschrift 2,530,635. All three mentioned patents or laid-open documents describe geothermal energy generation systems, the thermal Exploiting energy stored in underground heat sources in the form of hot solvent leading well water is to extract superheated steam from a flow of clean water introduced from the surface. The superheated steam is then used to drive a turbine-powered pump in the well for pumping the hot brine with high pressure and always in a liquid state down to the surface of the earth, where this brine or the Solvent-carrying well water uses its energy in a binary, closed-circuit heat exchanger-steam turbine-alternator combination to produce

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gung von elektrischer Leistung abgibt. Die restliche Sole wird in die Erde zurückgepumpt während das saubere abgekühlte Wasser in dem an der Oberfläche angeordneten System wiedergewonnen wird und zu dem Tiefbrunnen-Pumpsystem zurückgeführt wird, um Dampf zu erzeugen und um außerdem die Flüssigkeitslager zu schmieren, die das turbinengetriebene Pumpsystem lagern. Die deutsche Offenlegungsschrift 2 530 635 beschreibt ein ähnliches System mit Verbesserungen hinsichtlich der Form der hydrodynamischen radialen und Drucklager sowie hinsichtlich von Druckflüssigkeits-Lagerschmiereinrichtungen. Weiterhin ist ein kompakter Tiefbrunnen-Dampfturbinenmotor zusammen mit Merkmalen der an der Oberfläche angeordneten Steuer- und Leistungserzeugungssysteme beschrieben.supply of electrical power. The rest of the brine is pumped back into the earth while the clean, cooled water is recovered in the surface-mounted system and is returned to the deep well pumping system to generate steam and also to lubricate the fluid bearings that power the turbine powered pumping system to store. The German Offenlegungsschrift 2 530 635 describes a similar system with improvements in the shape of the hydrodynamic radial and thrust bearings as well as in of hydraulic fluid bearing lubrication systems. Farther is composed of a compact deep well steam turbine engine with features of the surface-mounted control and power generation systems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten geothemischen Energiegewinnungssysteme so zu verbessern, daß die Herstellungs- und Betriebskosten der Vorrichtung wesentlich verringert werden, wobei bestimmte an der Oberfläche und im Tiefbrunnen angeordnete Elemente fortgelassen werden können, so daß sich eine Vorrichtung mit verringerter Kompliziertheit und wesentlich vergrößertem Wirkungsgrad ergibt. The invention is based on the object of the known geothemical To improve energy recovery systems so that the manufacturing and operating costs of the device are substantial can be reduced, with certain elements arranged on the surface and in the deep well being omitted can, so that an apparatus with reduced complexity and significantly increased efficiency results.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die folgenden Schritte gelöst: Überführung einer ersten sich zu Anfang in einem relativ kühlen Zustand befindlichen Flüssigkeit von einer ersten Station in der Nähe der Erdoberfläche zu einer zweiten Station in der Erde, Verwendung der thermischen Energie zur Umwandlung der ersten Flüssigkeit in den überkritischen Zustand während der Überführung von der ersten Station zur zweiten Station, Verwendung der in überkritischem Zustand befindlichen ersten Flüssigkeit zum Antrieb von Pumpeinrichtungen an der zweiten Station, Verwendung der Pumpeinrichtungen zum Pumpen einer zweiten Flüssigkeit von dem im Erdinneren liegenden heißen Bereich zur ersten Station unterBased on a method of the type mentioned at the beginning, this object is achieved according to the invention by the following steps solved: transferring a first liquid, which is initially in a relatively cool state, from a first station near the earth's surface to a second station in the earth, using the thermal energy for Conversion of the first liquid into the supercritical state during the transfer from the first station to the second station, use of the first liquid in the supercritical state to drive pumping devices at the second station, using the pumping means to pump a second liquid from the im Inward of the earth lying hot area to the first station below

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einem Druck, bei dem die zweite Flüssigkeit immer in flüssigem Zustand gehalten wird, überführung der in überkritischem Zustand befindlichen ersten Flüssigkeit nach dem Antrieb der Pumpeinrichtungen in thermisch isolierter Beziehung gegenüber der zweiten Flüssigkeit zur ersten Station, und Entnahme der thermischen Energie von der in überkritischem Zustand vorliegenden ersten Flüssigkeit an der ersten Station zur Erzeugung von Nutzleistung.a pressure at which the second liquid is always kept in the liquid state, converting the into supercritical State of the first liquid after the drive of the pump devices in a thermally isolated relationship the second liquid to the first station, and taking the thermal energy from the supercritical state first liquid at the first station to generate useful power.

Weiterhin wird diese Aufgabe ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung folgende Teile umfaßt: Wärmetauschereinrichtungen, die sich im wesentlichen von einer ersten Station benachbart zur Erdoberfläche zu einer zweiten Station im Erdinneren erstrecken, um eine erste sich zu Anfang in relativ kühlem Zustand befindliche Flüssigkeit von der ersten Station zur zweiten Station zu überführen, während die erste Flüssigkeit in den überkritischen Zustand zum Antrieb von Antriebseinrichtungen an der zweiten Station überführt wird, von den Antriebseinrichtungen angetriebene Pumpeinrichtungen an der zweiten Station zum Pumpen einer zweiten Flüssigkeit von dem heißen Bereich im Erdinneren unter einem Druck, bei dem die zweite Flüssigkeit immer in flüssigem Zustand gehalten wird, in Wärmeaustauschbeziehung mit den Wärme tauschereinrichtungen stehende Leitungsteile zur Überführung der zweiten Flüssigkeit von dem Pumpeinrichtungen zur ersten Station, thermisch isolierende Leitungsteile zur überführung der ersten in überkritischem Zustand befindlichen Flüssigkeit von den Antriebseinrichtungen zur ersten Station in thermisch isolierter Beziehung gegenüber der zweiten Flüssigkeit, und thermische Energieüberführungseinrichtungen an der ersten Station zur Entnahme eines Teils der thermischen Energie von der in überkritischem Zustand vorliegenden ersten Flüssigkeit zur Gewinnung von Nutzleistung.Furthermore, based on a device of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that that the device comprises the following parts: heat exchanger devices, which are essentially from a first station adjacent to the earth's surface to a second station in the interior of the earth, to a first initially in relative transfer cool liquid from the first station to the second station, while the first liquid is transferred into the supercritical state for driving drive devices at the second station, from the Drive means driven pumping means at the second station for pumping a second liquid from the hot area in the earth's interior under a pressure at which the second liquid is always kept in a liquid state becomes, in heat exchange relationship with the heat exchanger facilities standing line parts for transferring the second liquid from the pumping device to the first station, thermally insulating line parts for transferring the first liquid in a supercritical state from the drive devices to the first station in a thermally isolated relationship with respect to the second liquid, and thermal energy transfer means at the first station for extracting a portion of the thermal Energy from the first liquid, which is in a supercritical state, to generate useful power.

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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous refinements and developments of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing.

In der Zeiclinung zeigen:Show in the line:

Fig. 1 eine hauptsächlich im Querschnitt dargestellte Seitenansicht einer bekannten geothermischen Tiefbrunnen-Energiegewinnungsνorrichtung mit den zusammenwirkenden Oberflächen-Steuer- und Leistungserzeugungseinrichtungen in schematischer Form;Fig. 1 is a side view, shown mainly in cross-section, of a known geothermal Deep well energy recovery device with the interacting surface control and power generation devices in a schematic Shape;

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen gpothermischen Energiegewinnungseinrichtung;FIG. 2 is a view similar to FIG. 1 of an embodiment of the gpothermal according to the invention Energy recovery device;

Fig. J5a bis 5b grafische Darstellungen zur Erläuterung derJ5a to 5b are graphic representations for explaining the

Betriebsweise der Vorrichtungen nach den Figuren 1 und 2;Mode of operation of the devices according to FIGS. 1 and 2;

Fig. 6 bis 9 Querschnittsansichten entlang der Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 2 in unterschiedlichen Höhenlagen, die sich verjüngende Wärmetauscherelemente der Vorrichtung zeigen; 6 to 9 are cross-sectional views along the embodiment of the device according to FIG. 2 at different heights, showing tapering heat exchanger elements of the device;

Fig. 10 eine Flügelbauart eines Wärmetauscherelementes10 shows a wing design of a heat exchanger element

zur Verwendung in der Vorrichtung nach den Figuren 6 bis 9;for use in the device according to Figures 6 to 9;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht einer weiteren Aus-11 is a cross-sectional view of a further embodiment

führungsform eines sich verjüngenden Wärmetauscher elementes;management form of a tapered heat exchanger element;

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Fig. 12 eine teilweise geschnitten dargestellte Ansicht einer weiteren AusfUhrungsform der Vorrichtung;Fig. 12 is a partially sectioned view a further embodiment of the device;

Fig. 13 eine teilweise im Querschnitt dargestellte13 is a partially shown in cross section

Ansicht eines Teils der Wärmetauschervorrichtung nach Fig. 12;View of part of the heat exchanger device according to FIG. 12;

Fig. 14 ein Querschnitt eines Teils der VorrichtungFigure 14 is a cross-section of part of the device

nach Fig. 2;according to Fig. 2;

Fig. 15 eine Draufsicht auf ein Turbinenrad der Vorrichtung nach Fig. 14;15 shows a plan view of a turbine wheel of the device according to Fig. 14;

Fig. 16 eine bruchstückhafte Ansicht entlang der LinieFigure 16 is a fragmentary view taken along the line

I6-I6 nach Fig. 15;I6-I6 of Figure 15;

Fig. 17 eine abgewickelte Darstellung eines Teils17 shows a developed representation of a part

der Turbinenvorrichtung nach Fig. 14;the turbine device according to FIG. 14;

Fig. 18 eine teilweise im Querschnitt dargestellteFig. 18 is a partially shown in cross section

Ansicht eines weiteren Teils der Vorrichtung nach Fig. 2.View of a further part of the device according to FIG. 2.

Fig. 1 zeigt den allgemeinen Aufbau und die Eigenschaften der Vorrichtung, wie sie in der oben erwähnten deutschen Offenlegungsschrift 2 419 257 und der US-Patentschrift 3 898 020 dargestellt und beschrieben ist. Diese Vorrichtung schließt ein an der Oberfläche angeordnetes Energieumwandlungssystem und ein damit zusammenwirkendes geothermisches Energieentnahmesystem ein, das in einen Tiefbrunnen eingetaucht ist, der sich in Schichten weit unter der Erdoberfläche erstreckt, wobei sich dieses Energieableitsystem in einer derartigen Tiefe befindet, daß eine reichliche Zufuhr von äußerst heißem Wasser unter hohem Druck zuverlässig zur Verfügung steht. Die Tiefbrunnenvorrichtung schließtFig. 1 shows the general structure and properties the device as described in the above-mentioned German Offenlegungsschrift 2,419,257 and the US patent 3 898 020 is shown and described. This device includes a surface energy conversion system and a co-operating geothermal energy extraction system that is placed in a deep well is immersed, which extends in layers far below the earth's surface, with this energy dissipation system located at such a depth that an abundant supply of extremely hot water under high pressure is reliable is available. The deep well device closes

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eine aktive Pumpanordnung ein, die in einer allgemein üblichen Brunnenauskleidung 5I angeordnet ist. Die Vorrichtung nach Fig. 1 schließt einen Brunnenkopfabschnitt 49 ein, der sich teilweise über der Erdoberfläche 50 befindet und sich nach unten hin erstreckt. An oder oberhalo der unterirdischen Quelle für heißes unter hohem Druck stehendes Wasser stehen Verlängerungen der Brunnenrohre mit einem Regler- und Dampfgeneratcr-Eingangsabschnitt 75 in Verbindung. Ein Dampfgeneratorabschnitt 76, ein Dampfturbinenmotorabschnitt 77» ein Drehstützlagerabschnitt 78 und ein Heißwasserpumpabschnitt 79 folgen in enger Aufeinanderfolge in zunehmender Tiefe. Die Brunnenauskleidung 5I erstreckt sich von der Erdoberfläche 50 aus nach unten und umgibt allgemein konzentrisch ein am weitesten innen angeordnetes Stahlrohr 53» das eine innere Leitung zur Zuführung einer Strömung (in Richtung des Pfeils 56) von relativ kaltem reinen V asser zum Boden des Brunnens bildet. Ein zweites stärkeres Rohr 52 umgibt das Rohr 53 und bildet eine kreisringförmige Leitung 55, die sich von dem Brunnenkopfabschnitt 49 zum Turbinenmotorabschnitt 77 erstreckt, so daß der Turbinenabdampf in Richtung des Pfeüs 57 zur Erdoberfläche 50 strömen kann, von wo aus der Dampf durch ein Verlängerungsrohr 24 in einen Kondensator 23 strömt. Der kondensierte Dampf wird dann mit Hilfe einer üblichen an der Oberfläche angeordneten Pumpe 21 über ein Rohr 22 weitergepumpt und wird über das in der Mitte angeordnete Innenrohr 53 wieder in den Brunnen geleitet. an active pumping arrangement, which in a commonly used Well lining 5I is arranged. The device 1 includes a well head section 49 one that is partially above the surface of the earth 50 and extends downwards. At or above the subterranean halo Source of hot pressurized water are available extensions of the well pipes with a regulator and Steam generator input section 75 in connection. A steam generator section 76, a steam turbine engine section 77 » a rotary support bearing section 78 and a hot water pumping section 79 follow in close succession in increasing depth. The well lining 5I extends from the surface of the earth 50 downward and generally concentrically surrounds an inwardmost steel tube 53 'one inner conduit for supplying a flow (in the direction of arrow 56) of relatively cold clean water to the ground of the fountain. A second stronger tube 52 surrounds the pipe 53 and forms an annular conduit 55, extending from the well head section 49 to the turbine engine section 77 extends so that the turbine exhaust steam can flow in the direction of the arrow 57 to the earth's surface 50, from where from which steam flows through an extension pipe 24 into a condenser 23. The condensed steam is then with With the help of a conventional pump 21 arranged on the surface via a pipe 22 and is pumped via the in the Center arranged inner tube 53 passed back into the well.

Es ist aus Fig. 1 zu erkennen, daß das relativ saubere kühle Wasser über das Innenrohr 53 nach unten in den Bereich einer Rohrverzweigung 70 gepumpt wird. An der Rohrverzweigung 70 wird das nach unten strömende Wasser auf zwei Zweigleitungen aufgeteilt. Wie dies in den vorstehend genannten Patent- bzw. Offenlegungsschriften beschrieben ist, leitet die erste Zweigleitung sauberes Schmierwasser durch ein Rohr 71 zur Schmierung eines Lagersystems in dem Lagersystemabschnitt 78. Die zweite Zweigleitung leitet einen Teil des sauberen Wassers über einenIt can be seen from Fig. 1 that the relatively clean cool water through the inner tube 53 down into the area of a Manifold 70 is pumped. At the pipe branch 70, the water flowing down is on two branch lines divided up. As described in the above-mentioned patents or laid-open publications, the first branch line conducts clean lubricating water through a pipe 71 for lubrication of a storage system in the storage system section 78. The second branch conduit directs some of the clean water over one

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Druckregler 72 und über ein Verteilungsrohr 73 an einen Einlaßkrümmer 74 eines Dampfgenerators 80, der als eine ringförmige Kammer zwischen dem Rohr 52 und einem Rohr 59 gebildet ist. Entsprechend wird unter hohem Druck stehender Dampf erzeugt und zum Antrieb eines Dampfturbinenmotors verwendet, der sich innerhalb des Dampfturbinenmotorabschnittes 77 befindet. Die Aufgabe des am Abschnitt 77 befindlichen und in in dem Lagerabschnitt 78 angeordneten Drehlagern gelagerten Turbinenmotors besteht im Antrieb einer Heißwasserpumpe, die am Abschnitt 79 angeordnet ist. Heißes unter hohem Druck stehendes Wasser wird durch die rotierenden PumpenflUgel 81 zwischen einem rotierenden konischen Ende 82 der Pumpenwelle und einem zugehörigen Pumpenmantel Qj> nach oben angetrieben. Das heiße geothermische Wasser wird in Richtung des Pfeils 58 mit hoher Geschwindigkeit in der kreisringförmigen Leitung 54 zwischen dem Rohr 52 und der Brunnenauskleidung 51 nach oben gepumpt, so daß an der Erdoberfläche die in dem Wasser enthaltene geothermische Energie ausgenutzt werden kann. Das heiße Wasser wird üblicherweise in Form einer Sole oder einer Lösungsmittel enthaltenden Flüssigkeit zur Erdoberfläche 50 hochgepumpt, wobei dieses heiße Wasser immer unter einem Druck gehalten wird, der eine Dampfbildung verhindert, so daß verhindert wird, daß gelöste Salze an irgendeinem Punkt einer möglichen Dampfbildung abgeschieden werden. Während das Brunnenwasser nach oben gepumpt wird, wird Wärme von dem Brunnenwasser über die Wände des Rohres 52 am Dampfgenerator 80 Übertragen, um einen energiereichen trockenen Dampf zu bilden. Pressure regulator 72 and via a distribution pipe 73 to an inlet manifold 74 of a steam generator 80, which is formed as an annular chamber between the pipe 52 and a pipe 59. Accordingly standing steam is generated under high pressure and used to drive a steam turbine engine, which is located within the steam turbine motor section 77th The task of the turbine motor located on section 77 and mounted in rotary bearings arranged in bearing section 78 is to drive a hot water pump which is arranged at section 79. Hot, high pressure water is driven upwardly by rotating pump vanes 81 between a rotating conical end 82 of the pump shaft and an associated pump shell. The hot geothermal water is pumped in the direction of arrow 58 at a high speed in the annular conduit 54 between the tube 52 and the well casing 51 upward, so that the geothermal energy contained in the water can be utilized at the surface. The hot water is usually pumped up to the earth's surface 50 in the form of a brine or solvent-containing liquid, this hot water being kept at all times under a pressure which prevents vapor formation so that dissolved salts are prevented from separating out at any point of possible vapor formation will. As the well water is pumped up, heat is transferred from the well water through the walls of the pipe 52 on the steam generator 80 to form a high energy dry steam.

Das zur Erdoberfläche in der Leitung 54 hochgepumpte heiße geothermische Wasser wird über ein Rohr I9 in ein Warmeeingangs element 16 eines üblichen Wärmetauschers 15 geleitet, um aus dem Wasser Wärme mit Hilfe eines organischen Flüssigkeit abzuleiten, die in dem damit zusammenwirkenden üblichen Wärmetauscher-Ausgangselement 14 fließt. Das abgekühlte geothermische Wasser wird zusammen mit den gelüsten Salzen mit Hilfe einer Pumpe 17 durch ein Rohr 20 weitergepumpt und in The hot geothermal water pumped up to the earth's surface in line 54 is passed through a pipe I9 into a heat input element 16 of a conventional heat exchanger 15 in order to dissipate heat from the water with the aid of an organic liquid which flows in the conventional heat exchanger output element 14 cooperating therewith . The cooled geothermal water is pumped along with the lustful salts with the aid of a pump 17 through a pipe 20 and into

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eine Rückleltungs-Brunnenauskleidung l8 eingeleitet, die das Wasser en eine Stelle weit unter der Erdoberfläche zurückführt. Der Rückleitungsbrunnen, der durch die Brunnenauskleidung 18 gebildet ist, kann an einer von dem geothermischen Brunnen der Brunnenauskleidung 5I entfernten Stelle angeordnet sein, doch ist er vorzugsweise so angeordnet, daß er eine Strömung des rückgeleiteten Wassers durch durchlässige Erdschichten in Richtung auf die geothermiS2he Wärmequelle ermöglicht, die der geothermlsche Brunnen ausnutzt, wie dies durch die Pfeile 84 angedeutet ist.a return well lining 18 was initiated to return the water to a point well below the surface of the earth. The return well formed by the well lining 18 may be located at a location remote from the geothermal well of the well lining 5I, but is preferably arranged to allow the returned water to flow through permeable layers of earth towards the geothermal heat source which exploits the geothermlsche wells, as is indicated by the arrows 84th

Das binäre an der Oberfläche angeordnete Energieumwandlungssystem führt die Energie aus dem Wärmetauscher 15 ab, um den üblichen an der Oberfläche angeordneten Dampfturbinenmotor anzutreiben. Zu diesem Zweck kenn eine übliche organische Flüssigkeit, die einen verbesserten Rankine-Kreisprozeßbetrieb ermöglicht, über eine Pumpe 12 und ein Rohr 13 an das Wärmetauscherelement 14 geleitet werden, in dem es in energiereichen Dampf umgewandelt wird, der über ein Rohr 14 der Eingangsstufe eines üblichen mehrstufigen Turbinenmotors 1 zugeführt wird. Nach der Erzeugung von Nutzleistung strömt der Turbinenabdampf über ein Rohr 5 durch ein Eingangselement 10 eines Kondensators 9 und fließt dann als kondensierte Flüssigkeit durch ein Rohr 11 zur Pumpe 12 bevor diese Flüssigkeit in den Wärmetauscher 15 eintritt. Der Kondensator 9 kenn mit Hilfe einer Kühlwasserströmung von einem (nicht gezeigten) Kühlturm durch ein Rohr 6, ein Wärmetauscherelement 8 und ein Rohr 7 gekühlt werden. Somit verwendet die Kombination eine Energie, die in einem geothermischen Tiefbrunnen zur Verfügung steht, um elektrische Leistung mit hohem Wirkungsgrad an den Anschlüssen 3 eines üblichen Wechselstromgenerator 2 zu erzeugen, der durch den mit organischem Dampf betriebenen Turbinenmotor 1 angetrieben wird. The binary surface-mounted energy conversion system removes the energy from the heat exchanger 15 to drive the conventional surface-mounted steam turbine engine. For this purpose, a conventional organic liquid, which enables improved Rankine cycle operation, can be passed via a pump 12 and a pipe 13 to the heat exchanger element 14, in which it is converted into high-energy vapor, which via a pipe 14 of the input stage of a conventional multi-stage turbine engine 1 is supplied. After the generation of useful power, the turbine exhaust steam flows via a pipe 5 through an input element 10 of a condenser 9 and then flows as a condensed liquid through a pipe 11 to the pump 12 before this liquid enters the heat exchanger 15. The condenser 9 can be cooled by means of a cooling water flow from a cooling tower (not shown) through a pipe 6, a heat exchanger element 8 and a pipe 7. Thus, the combination uses an energy that is in a geothermal deep well disposal, in order to generate electric power with high efficiency at the terminals 3 of a conventional alternator 2 which is driven by the steam turbine operated with organic motor. 1

Die bekannte in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist drei Betriebskreise auf, nämlich: The known device shown in Fig. 1 has three operating circuits, namely:

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COPYCOPY

1. Einen geothermischen Solekreislauf, der die Leitung 54, das Wärmetauscherelement l6, die Pumpe 17, den Rückleitungsbrunnen 18 und die durchlässigen Schichten (Pfeile 84) einschließt, die die Brunnenböden miteinander verbinden.1. A geothermal brine circuit that runs the pipe 54, the heat exchanger element 16, the pump 17, the return well 18 and the permeable layers (Arrows 84) that connect the well bottoms together.

2. Einen Binärflüssigkeits-Primärenergieumwandlungskreislauf mit dem Wärmetauscherelement 14, dem Turbinenmotor 1, dem Kondensatorelement 10, der Pumpe 12 und dem Rohr 13, und2. A binary fluid primary energy conversion circuit with the heat exchanger element 14, the turbine engine 1, the condenser element 10, the pump 12 and the pipe 13, and

3. einen Antriebskreislauf für die am unteren Ende des Brunnens angeordnete Pumpe mit der Strömung von sauberem Wasser durch das Rohr 53. dem Regler 72, dem Dampfgenerator 80, dem Dampfturbinenmotor im Abschnitt der Leitung 55» dem Rohr 24, dem Kondensator 23, der Pumpe 21 und dem Rohr 22.3. a drive circuit for the pump located at the lower end of the well with the flow of clean Water through the pipe 53. the regulator 72, the steam generator 80, the steam turbine engine in the section the line 55 »the pipe 24, the condenser 23, the Pump 21 and pipe 22.

In dem Solekreislauf tritt die geothermisch erhitzte Sole im Betrieb normalerweise in den Brunnen unter dem Pumpenabschnitt 79 an einer Stelle beispielsweise I83O m unter der Erdoberfläche mit einer typischen Temperatur von 1500C und einem Druck ein, der hoch genug ist, daß selbst in einer Tiefe von 300 m oder weniger unter der Erdoberfläche 50 der, Druck noch ausreichend über dem Sättigungsdruck der Sole liegt, so daß eine Kavitation und eine Dampfbildung an den Pumpenflügeln 8l verhindert wird. Die Tiefbrunnenpumpe am Abschnitt 79 ergibt einen ausreichenden Zusatzdruck (beispielsweise 1,4 kp/m /200 psi), um die geothermische Brunnensole über die Erdoberfläche 50 anzuheben, wobei immer noch ein ausreichender Druck über dem Sättigungsdruck aufrechterhalten wird, um eine Dampfbildung und Kavitation auf dem Weg zur Rückleltungs-Zusatzpumpe I7 zu verhindern. Auf dieser Leitungsstrecke überträgt die geothermische Sole eine ausreichende Wärme an den Dampfgenerator 80 in dem Antriebskreislauf, um den Turbinenmotor im Abschnitt 77 anzutreiben. In the brine circuit the geothermally heated brine in operation usually occurs in the well below the pump section 79 at a location, for example I83O m among the Earth's surface at a typical temperature of 150 0 C and a pressure which is high enough that, even at a depth of 300 m or less below the surface of the earth 50, the pressure is still sufficiently above the saturation pressure of the brine, so that cavitation and the formation of steam on the pump blades 8l are prevented. The deep well pump at section 79 provides sufficient additional pressure (e.g. 1.4 kp / m / 200 psi) to raise the geothermal well brine above the earth's surface 50, while still maintaining sufficient pressure above saturation pressure to cause steam formation and cavitation the way to the additional return pump I7. On this line section, the geothermal brine transfers sufficient heat to the steam generator 80 in the drive circuit to drive the turbine engine in section 77.

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Die geothermische Sole erreicht dann den primären Wärmetauscher 15 mit einer Temperatur von beispielsweise 1380C. Die Zusatzpumpe 17 führt der geothermischen Sole genügend Energie zu, um sie aus dem Wärmetauscherelement 16 mit einer Temperatur von beispielsweise 54,50C herauszubewegen und in den entfernt angeordneten Ruckleitungsbrunnen zu pumpen, der durch die Brunnenauskleidung l8 gebildet ist, und zwar bei-The geothermal brine then reaches the primary heat exchanger 15 with a temperature of for example 138 0 C. The auxiliary pump 17 of the geothermal brine leads have enough power to make them move out of the heat exchange element 16 with a temperature of for example 54.5 0 C and removed in the to pump arranged return line well, which is formed by the well lining l8, namely both

spielsweise bei einem Druck von 17,6 kp/cm . Wie es bereits erwähnt wurde, ist der Rückleitungsbrunnen praktisch mit dem Boden des geothermischen Brunnens durch wasserdurchlässige Schichten verbunden, so daß die Sole erneut erhitzt wird und kontinuierlich zum Umlauf gebracht werden kann.for example at a pressure of 17.6 kp / cm. As mentioned earlier, the return well comes in handy with that The bottom of the geothermal well is connected by water-permeable layers so that the brine is heated again and can be continuously circulated.

Der binäre Primärumwand lungs-Kreislauf kann durch den üblichen überkritischen organischen Rankine-Kreisprozeß ABCDA nach Fig. 3a dargestellt werden, wobei diese Figur ein Diagramm zeigt, das den Druck P gegenüber der Enthalpie h zeigt. In diesem Diagramm definiert der durch die Kurve 142 umgrenzte Bereich l4l den Zweiphasenbereich der organischen Flüssigkeit und die organische Arbeitsflüssigkeit bleibt im wesentlichen außerhalb und entfernt von diesem Zweiphasenbereich l4l, so daß sie sich über den größten Teil des Kreisprozesses in überkritischem Zustand befindet. Die Figuren 3a und 3b werden in Verbindung mit der Betriebsweise des bekannten Systems nach Fig. 1 erläutert. Die Fig. 3b zeigt Kurven der jeweiligen Temperatur innerhalb der Soleflüssigkeit bzw. der organischen Flüssigkeit beim Durchlaufen des Wärmetauschers 15 in Gegenstromrichtung. Die gestrichelte vertikale Linie 146 stellt die Lage des Einganges für das organische Material und des Ausganges der Sole dar, während die gestrichelte vertikale Linie 147 die Lage des Ausganges des organischen Materials und des Einganges der Sole an dem Wärmetauscher 15 darstellt. Die horizontale Koordinate der Fig. 3b stellt daher den Weg oder die Strecke entlang des Wärmetauschers dar.The binary primary conversion cycle can be carried out by the usual supercritical organic Rankine cycle ABCDA according to Fig. 3a, this figure being a diagram shows, which shows the pressure P versus the enthalpy h. In this diagram, the one delimited by curve 142 is defined Area l4l the two-phase area of the organic liquid and the organic working liquid remains essentially outside and away from this two-phase region 14l, so that it covers most of the cycle is in a supercritical state. Figures 3a and 3b are in connection with the operation of the known System of Fig. 1 explained. 3b shows curves of the respective temperature within the brine liquid or the organic liquid as it passes through the heat exchanger 15 in the countercurrent direction. The dashed vertical Line 146 represents the position of the inlet for the organic material and the outlet of the brine, while the dashed line vertical line 147 the location of the exit of the organic Material and the entrance of the brine to the heat exchanger 15 represents. The horizontal coordinate of Figure 3b therefore represents the path or the route along the heat exchanger.

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Die Strecke AB nach den Figuren 3a und 3b stellt eine Druckvergrößerung mit relativ kleinen, jedoch einander entsprechenden Enthalpie und Temperaturänderungen dar; die Wirkung ist die der Speisepumpe 12, die einen ausreichenden Zusatzdruck ergibt, damit die organische Flüssigkeit gut oberhalb des Zweiphasenbereichs 141 verbleibt wenn Wärme auf die organische Flüssigkeit entlang des Weges BC übertragen wird. Es ergibt sich ein beträchtlicher Energieverlust auf Grund der Eigenart der Speisepumpe 12. Bei Auftreten lediglich eines geringen Druckabfalls stellt die Strecke BC den Durchgang der organischen Flüssigkeit durch das Wärmetauscherelement 14 mit gewissen StrömungsVerlusten dar. Die Enthalpie und die Temperatur werden beträchtlich vergrößert. The segment AB according to FIGS. 3a and 3b represents an increase in pressure with relatively small but mutually corresponding enthalpy and temperature changes; the effect is that of the feed pump 12, which provides sufficient additional pressure that the organic liquid remains well above the two-phase region 141 when heat is transferred to the organic liquid along the path BC. There is a considerable loss of energy due to the nature of the feed pump 12. If only a slight pressure drop occurs, the path BC represents the passage of the organic liquid through the heat exchanger element 14 with certain flow losses. The enthalpy and the temperature are increased considerably.

Die Strecke CD stellt die Entspannung oder Ausdehnung des organischen Dampfs in dem Turbinenmotor 1 dar. Eine beträchtliche Enthalpie wird während des entsprechenden Druckabfalls zum Punkt D frei, wobei dieser Punkt in wünschenswerter Weise nahe an der Zweiphasen-Grenze der Kurve 142 liegt. Wenn der Punkt D innerhalb der Kurve 142 liegt, ergibt sich eine gewisse Tröpfchenerosion und ein Energieverlust und wenn dieser Punkt D zu weit außen liegt, wird der Wirkungsgrad unnötig verringert. Der Kreisprozeß wird durch die Strecke DA geschlossen, die der Wirkung des Kondensators 9 bei der Absenkung der Enthalpie h zurück auf den Anfangewert entlang eines Weges mit Im wesentlichen konstantem Druck innerhalb des Zweiphasenbereichs 141 entspricht. Insgesamt 1st zu erkennen, daß die thermodynamischen Prozesse wie folgt sind: The path CD represents the relaxation or expansion of the organic vapor in the turbine engine 1. A considerable enthalpy is released during the corresponding pressure drop to point D, which point is desirably close to the two-phase limit of curve 142 . When the point D is located within the curve 142, results in a certain droplet erosion and a loss of energy and if this point D is located too far outside, the efficiency is reduced unnecessarily. The cycle is closed by the path DA, which corresponds to the effect of the capacitor 9 when the enthalpy h is lowered back to the initial value along a path with essentially constant pressure within the two-phase region 141. Overall it can be seen that the thermodynamic processes are as follows:

(A - B) Speisepumpenbetrieb(A - B) Feed pump operation

(B - C) Wärmeübertragung von der Sole zur organischen(B - C) Heat transfer from the brine to the organic one

ArbeitsflüaaLgkeit, (C-D) Entspannung und Ausdehnung der organischenWorkload, (C-D) Relaxation and expansion of the organic

Arbeitsflüssigkeit in der Turbine,Working fluid in the turbine,

(D - A) Kondensation der organischen Flüssigkeit, und (G - H) Wärmeableitung von der Sole entlang einer Kurve,(D - A) condensation of the organic liquid, and (G - H) heat dissipation from the brine along a curve,

die eine lineare oder andere Funktion des Weges a linear or other function of the path

sein kann.can be.

709842/09U ./.709842 / 09U ./.

Für einen typischen, jedoch lediglich beispielhaften Satz von Betriebsbedingungen unter Berücksichtigung von Verlusten können die Drücke und Temperaturen an den verschiedenen alphabetischen Punkten nach den Figuren 3a und 3b die Werte gemäß der folgenden Tabelle I aufweisen:For a typical but exemplary sentence of operating conditions, taking into account losses can see the pressures and temperatures at the different alphabetical Points according to Figures 3a and 3b, the values according to of the following Table I:

Druckpressure Tabelle ITable I. Temperatempera türdoor °C° C P.S.I .A.P.S.I .A. 0F 0 F 26,526.5 3333 kp/cmkp / cm 8080 32,332.3 AA. 930930 2,322.32 9090 165,0165.0 EE. 900900 65,565.5 330330 29,529.5 CC. 3838 63,363.3 8585 175,0175.0 DD. 175175 2,6?2.6? 350350 52,552.5 GG 150150 12,312.3 127127 HH 10,510.5

Die Temperaturdifferenz ΔΤ(Η-Β) beträgt 20,60C (37°F); ΔΤ(Η-Α) beträgt 26,10C (47°F) und AT(G-C) beträgt 11,1°C (200F). Es ergibt sich ein mittlerer effektiver Temperaturunterschied von Ii,1°F. Es ist weiterhin zu erkennen, daß bei der Vorrichtung nach Fig. 1 die Wärmekapazität der Arbeitsflüssigkelt oder dQ/dt eine etwas ansteigende Funktion der Temperatur der Arbeitsflüssigkeit ist. Andererseits ist die effektive Wärmekapazität der Sole charakteristischerweise über den gesamten Betriebstemperaturbereich in der Vorrichtung nach Fig. 1 fast konstant. Diese speziellen thermischen Eigenschaften führen zu konstruktiven Einschränkungen, die zu Kompromissen bei der Konstruktion der Vorrichtung nach Flg. im Hinblick auf den gut bekannten Einschnürungseffekt führen, der in vielen Fällen bei Wärmetauschern auftritt. Wie dies noch näher erläutert wird, macht dieser ElnschnUrungseffekt derartige Wärmetauscher unwirksam wenn die durch die Pfeile 203 nach Fig. 3b begrenzte Temperaturdifferenz zu 0 wird.The temperature difference ΔΤ (Η-Β) is 20.6 0 C (37 ° F); ΔΤ (Η-Α) is 26.1 0 C (47 ° F) and AT (GC) is 11.1 ° C (20 0 F). The result is a mean effective temperature difference of Ii, 1 ° F. It can also be seen that in the device according to FIG. 1 the heat capacity of the working fluid or dQ / dt is a somewhat increasing function of the temperature of the working fluid. On the other hand, the effective heat capacity of the brine is characteristically almost constant over the entire operating temperature range in the device according to FIG. 1. These special thermal properties lead to design restrictions which lead to compromises in the design of the device according to FIG. in view of the well-known necking effect that occurs in many cases with heat exchangers. As will be explained in more detail, this constriction effect makes such heat exchangers ineffective when the temperature difference limited by the arrows 203 according to FIG. 3b becomes zero.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung soll auch das vorstehend beschriebene konstruktive ProblemThe embodiment of the device shown in FIG should also address the structural problem described above

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beseitigen. Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Oberflächenenergie-Umwandlungssystem, das mit einem weniger komplizierten und wirkungsvolleren geothermlschen Energieentnahmesystem zusammenwirkt, wobei das letztere wiederum in einem Tiefbrunnen angeordnet ist, der sich in Schichten erstreckt, die einen reichlichen Zufluß von geothermisch erhitztem Wasser oder geothermisch erhitzter Sole unter relativ hohem Druck aufweisen. Die Tiefbrunnenvorrichtung schließt wiederum eine aktive Sole-Pumpvorrichtung ein, die sich in einer Brunnenauskleidung 125 unter der Tiefe befindet, an der eine Dampfbildung erfolgen würde. Die Anordnung nach Fig. 2 schließt wiederum einen Brunnenkopfabschnitt 149 ein, der sich teilweise über der Erdoberfläche 13I befindet und sich von dieser nach unten erstreckt. In Richtung auf die geothermische Quelle stehen Verlängerungen der Brunnenrohre direkt mit einem Flüssigkeitsturbinenmotorabschnitt 170, einem Drehtraglagerabschnitt 171 und einem Heißwasser-Pumpabschnitt 172 in Verbindung, die in enger Aufeinanderfolge mit zunehmenden Tiefen angeordnet sind.remove. Fig. 2 shows a simplified surface energy conversion system, that with a less complicated and more efficient geothermal energy extraction system cooperates, the latter in turn being arranged in a deep well that extends in layers, which have an abundant influx of geothermally heated water or geothermally heated brine under relatively high Have pressure. The deep well device in turn includes an active brine pumping device located in a well lining 125 is below the depth at which vapor formation would occur. The arrangement according to FIG. 2 closes in turn a well head section 149, which is partially is above the earth's surface 13I and is from this extends downwards. Towards the geothermal spring, extensions of the well pipes stand directly with a liquid turbine engine section 170, a rotary support bearing portion 171 and a hot water pumping portion 172 in communication, the are arranged in close succession with increasing depths.

Die Brunnenauskleidung 125 ersteckt sich von einer Oberflächenabdeckung oder Kopfplatte 120 nach unten, umgibt allgemein konzentrisch ein relativ großes Rohr 12j5, das eine kreisringförmige Leitung 126 bildet, durch das die immer in flüssigem Zustand befindliche heiße geothermische Sole nach oben strömen kann. Zwischen dem Rohr 123 und einem inneren Rohr 121 ist eine kreisringförmige Leitung 124 gebildet, die eine nach unten gerichtete Strömung einer organischen Flüssigkeit in überkritischem Zustand ermöglicht, um den Strömungsmittel-Turbinenmotor in dem Turbinenabschnitt I70 anzutreiben. Nach dem Antrieb der Turbine wird die teilweise abgekühlte sich im überkritischen Zustand befindliche Flüssigkeit ohne Phasenänderung in der Leitung 122 nach oben zurückgeführt, die in dem Rohr 121 gebildet ist.The well liner 125 extends from a surface cover or head plate 120 down, generally concentrically surrounding a relatively large tube 12j5 which is an annular Line 126 forms through which the hot geothermal brine, which is always in a liquid state, goes upwards can flow. Between the tube 123 and an inner tube 121 an annular conduit 124 is formed, which allows a downward flow of an organic liquid in supercritical condition allows to run the fluid turbine engine in the turbine section I70. After driving the turbine, the partially cooled down one Liquid in the supercritical state with no phase change returned upward in conduit 122 formed in tube 121.

Ein intensiver Wärmeaustausch wird durch die Wände des Rohres zwischen dem nach oben strömenden heißen geothermischenAn intense heat exchange is through the walls of the pipe between the upwardly flowing hot geothermal

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Wasser und der nach unten strömenden ArbeitsflUssigkeit erzielt, die in der kreisringförmigen Leitung 124 in einen überkritischen Zustand erhitzt wird. Andererseits wird ein Wärmeübergang zwischen der erhitzten ArbeitsflUssigkeit in der kreisringförmigen Leitung 124 und der in der inneren Leitung 122 nach oben strömenden Flüssigkeit sehr stark verringert. Zu diesem Zweck wird lediglich ein kleiner Teil des Rohres 121 aus Metall hergestellt undder größte Teil der Leitung 122 ist durch ein aus thermisch isolierendem Material hergestelltes Rohr gebildet. Ein derartiges Isolierrohr ist in Fig. 2 als Rohr 127 dargestellt, das mit dem metallischen Brunnenkopf-Innenrohr 121 in üblicher Weise verbunden 1st, beispielsweise durch eine Gewindeverbindung 128. Das Isolierrohr 127 kann in ähnlicher Weise an einer Gewindeverbindung 129 (Fig. 14) mit einem Metallrohr IjK) verbunden sein, das sich in dem Strömungsmittelturbinenmotorabschnitt 170 befindet, der noch beschrieben wird. Das Rohr 127 kann in üblicher Weise aus feuerfesten Materialien geformt werden, die mit einem geeigneten Bindemittel gegossen werden, und es kann Glas-, Asbest- oder ähnliche Fasern enthalten. Alternativ kann das Rohr 127 ein Stahlrohr mit einer Schicht aus üblichem pulverisiertem thermisch isolierendem Material sein, das In üblicher Weise auf eine oder beiden zylindrischen Oberflächen dieses Rohres aufgesprüht oder mit diesen auf andere Weise verbunden wird. Am unteren Ende des Betriebstemperaturbereiches sind verstärkte Kunststoffrohre geeignet. Water and the working fluid flowing downwards, which is heated in the annular conduit 124 to a supercritical state. On the other hand, a Heat transfer between the heated working fluid in the annular conduit 124 and the liquid flowing upward in the inner conduit 122 is greatly reduced. For this purpose only a small part of the tube 121 is made of metal and most of the conduit 122 is formed by a tube made of thermally insulating material. Such an insulating tube is shown in Fig. 2 as pipe 127, which is connected to the metal well head inner pipe 121 in the usual way, for example by a threaded connection 128. The insulating tube 127 can be connected to a threaded connection in a similar manner 129 (Fig. 14) connected to a metal pipe (IjK) located in the fluid turbine engine section 170, which will be described later. The tube 127 can be formed in a conventional manner from refractory materials, which with a suitable binder, and it can contain glass, asbestos or similar fibers. Alternatively the pipe 127 can be a steel pipe with a layer of conventional powdered thermally insulating material, this in the usual way on one or both cylindrical Surfaces of this pipe is sprayed or connected to these in some other way. Reinforced plastic pipes are suitable at the lower end of the operating temperature range.

Wenn die Pumpe in dem Pumpenabschnitt 172 arbeitet, wird die geothermische Flüssigkeit in der Leitung 126 immer in flüssigem Zustand durch die Wirkung der Pumpenflügel 174 nach oben angetrieben, wobei diese PumpenflUgel über eine Welle 173 von dem Strömungsmittel-Turbinenmotor des Abschnittes I70 angetrieben werden. Während des Aufsteigens der geothermischen Flüssigkeit in der Leitung 126 ergibt sich eine intensive Wärmeübertragung durch die Wände des Rohres 123 in die nachWhen the pump is operating in the pump section 172, the geothermal fluid in line 126 always in a fluid state by the action of pump blades 174 upward driven, these pump blades via a shaft 173 of the fluid turbine motor of section I70 will. During the rise of the geothermal fluid in line 126, there is an intense one Heat transfer through the walls of the tube 123 into the after

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unten strömende Arbeitsflüssigkeit in der Leitung 124. Die geothermische Sole strömt in der Leitung 126 nach oben und über ein Verzweigungsauslaßrohr 132 an der Erdoberfläche 131 aus, so daß sie in beträchtlich abgekühlter Form einem Rücklei tungsbrunnen 133 zugeführt wird, der dem Brunnen ähnlich ist, der durch die Auskleidung 18 nach Fig. 1 gebildet wurde. Entsprechend kann der EnergieableitungSfCreislauf kontinuierlich wiederholt werden.working fluid flowing down in line 124. The geothermal brine flows up and in line 126 via a branch outlet pipe 132 at the earth's surface 131 so that it is fed to a Rücklei processing well 133 in a considerably cooled form, which is similar to the well which was formed by the liner 18 of FIG. Accordingly, the energy dissipation cycle can be continuous be repeated.

Die organische Arbeitsflüssigkeit, die über ein an der Oberfläche angeordnetes Zweigrohr 118 in die Leitung 124 eingeleitet wird, strömt zwischen dem thermisch leitenden Rohr 123 und dem thermisch isolierenden Rohr 127 mit einem beträchtlichen Volumen nach unten, so daß der größere Teil der geothermischen Energie auf die Arbeitsflüssigkeit übertragen wurde, wenn diese den Turbinenjnotor des Abschnittes 1?O in überkritischem Zustand erreicht. Nach der Lieferung der Energie zum Antrieb der Turbine, der Welle I83 und der Flügel 174 der Solepumpe strömt die teilweise abgekühlte Arbeitsflüssigkeit im überkritischen Zustand in der Leitung 122 nach oben, ohne daß sich eine Zustandsänderung ergibt und die Arbeitsflüssigkeit strömt dann in überkritischem Zustand in der Leitung ohne Zustandsänderung nach oben und strömt durch die in Reihe hintereinander angeordneten Rohre II9 und 104 zum Eingang einer üblichen mehrstufigen Dampfturbine 301. Auf diese Weise wird Energie durch den Dampf geliefert, der eich an den Singangsdüsen der Turbine 101 bildet, um den an der Erdoberfläche angeordneten Wechselstromgenerator oder allgemein einen Generator 102 anzutreiben, der eine elektrische Leistung an den Ausgangsanschlüssen 103 liefert.The organic working fluid that has one on the surface arranged branch pipe 118 is introduced into the line 124, flows between the thermally conductive pipe 123 and the thermally insulating tube 127 with a considerable Volume down, so that the greater part of the geothermal energy was transferred to the working fluid, if this causes the turbine engine of section 10 to be in supercritical State reached. After supplying the energy to drive the turbine, the shaft I83 and the blades 174 of the Brine pump, the partially cooled working fluid flows in the supercritical state in the line 122 upwards without that there is a change of state and the working fluid then flows in the line in a supercritical state without change of state upwards and flows through the pipes II9 and 104, which are arranged in series one behind the other, to the entrance of a usual multi-stage steam turbine 301. In this way, will Energy supplied by the steam, which is calibrated at the Singang nozzles of the turbine 101 forms, around the alternating current generator arranged on the earth's surface or generally a generator 102 to drive the electrical power to the Output terminals 103 supplies.

Der an der Ausgangsstufe der Turbine 101 auftretende und durch das Rohr 105 flie3er.de Dampf wird durch die Wirkung des Kondensatorelementes 110 eines Kondensators 109 in eine Flüssigkeit rückumgewändeit. Die Kühlung des Kondensators 109 wird durch eine Wasserströmung beispielsweise von einemThe steam occurring at the output stage of the turbine 101 and flowing through the pipe 105 is caused by the effect of the capacitor element 110 of a capacitor 109 is reversed into a liquid. The cooling of the condenser 109 is by a flow of water, for example from a

709842/0914709842/0914

(nicht gezeigten) Kühlturm über ein Rohr 106, ein Kondensatorelement 108 und über ein Rohr 107 zum Turm zurück erzielt. Im Normalbetrieb strömt die organische Arbeitsflüsslgkeit über die Rohre 111, 112, über ein offenes Ventil 114 und über eine T-Verbindung II7 in das Zweigrohr II8, um wieder in Umlauf gebracht zu werden. Das Ventil Il4wird nur unter ungewöhnlichen Umständen geschlossen, wie z.B. beim Inbetriebsetzen der Vorrichtung und in diesem Fall wird das Ventil Ho statt des Ventils 114 geöffnet und eine Pumpe II5 wird in Betrieb gesetzt, um eine Strömung durch ein Rohr 113» die Pumpe 115, das Ventil 116 und die T-Verzweigung II7 hervorzurufen, damit sich ein ausreichender Druck zum Anlassen des Turbinenmotors des Abschnittes 170 ergibt, worauf der Normalbetrieb mit geschlossenem Ventil 116 und geöffnetem Ventil 114 fortgesetzt wird.(not shown) cooling tower via a pipe 106, a condenser element 108 and achieved via a pipe 107 back to the tower. During normal operation, the organic working fluid flows through the tubes 111, 112, through an open valve 114 and via a T-connection II7 in the branch pipe II8 to again to be circulated. The valve Il4 is only closed under unusual circumstances, such as during start-up of the device and in this case the valve Ho is opened instead of the valve 114 and a pump II5 is in Operated to induce flow through pipe 113 »pump 115, valve 116 and T-junction II7, so that there is sufficient pressure to start the turbine engine of section 170, whereupon normal operation with valve 116 closed and valve 114 open.

In deutlichem Gegensatz zu der Vorrichtung nach den Figuren Ja und 3b weist die Vorrichtung nach Fig. 2 lediglich zwei Arbeitskreise auf, nämlich:In clear contrast to the device according to FIGS. 3 a and 3 b, the device according to FIG. 2 has only two Working groups, namely:

1. Einen geothermischen Solekreislauf mit der Leitung 126, dem Rohr I32, dem RUckleitungsbrunnen I33 und der durchlässigen Schicht 84, die den Boden der beiden Brunnen verbindet, und1. A geothermal brine circuit with the line 126, the pipe I32, the return fountain I33 and the permeable layer 84 connecting the bottom of the two wells, and

2. einen vollständig getrennten Kreislauf, der hier als organischer Kreislauf bezeichnet wird und der die Strömung der organischen Flüssigkeit durch die Rohre 111, 112, II8, die Brunnenleitung 126, den FlUssigkeitsturbinenmotor im Abschnitt 170, die Leitung 122, die Rohre 119, 104, die Dampfturbine 101 und den Wärmetauscher 110 umfaßt.2. a completely separate cycle, which is referred to here as the organic cycle and the the flow of the organic liquid through the pipes 111, 112, II8, the well pipe 126, the Liquid turbine engine in section 170, line 122, pipes 119, 104, the steam turbine 101 and the heat exchanger 110 comprises.

Im Betrieb des Solekrtislaufa wird die Sölelösung vom Boden der Brunnenauskleidung 123 mit Hilfe der Pumpe ata Abschnitt 172 nach oben gepumpt und sie erhält «Inen Zusatrdruok, damit During the operation of the brine tank, the brine solution is pumped up from the bottom of the well lining 123 with the help of the pump ata section 172 and it receives “Inen Zusatrdruok, thus

909842/0914 *A 909842/0914 * A

sie sich über die Erdoberfläche 13I bewegt. Im Gegensatz zur Vorrichtung nach Fig. 1 überträgt die Sole im wesentlichen ihre gesamte zur Verfügung stehende Wärme durch die Wände des sehr langen Wärmetauschers 123 in die organische Flüssigkeit in der Leitung 124 des organischen Kreislaufs. Nach dem Antrieb des Flüssigkeitsturbinenmotors in dem Turbinenabschnitt 170 erreicht die organische Arbeitsflüssigkeit die Erdoberfläche 131 mit einer relativ erniedrigten Temperatur, beispielsweise in der Größenordnung von 490C bis 65,50C, wenn die Sole in dem Brunnen eine Temperatur von ungefähr 150°C aufweist, und zwar üblicherweise in Abhängigkeit von der Temperatur des abschließenden Kühlers. Im Gegensatz zum Betrieb der bekannten Vorrichtung, bei der die hochsteigende geothermische Sole ihre Anfangstemperatür im wesentlichen beibehält, wird die Temperatur der Sole in der Leitung 126 kontinuierlich verringert, wenn diese hochsteigt und der Druck in der Sole fällt ebenfalls kontinuierlich ab und entsprechend ist es nicht erforderlich, daß die am Boden des Brunnens angeordnete Pumpe des Abschnittes I72 einen beträchtlichen Zusatzdruck erzeugt, um eine Dampfbildung zu verhindern und die gesamte von der im Brunnen angeordneten Pumpe erzeugte Arbeit dient lediglich zur Überwindung von Strömungsreibungsverlusten. Weiterhin kann die Zusatzpumpe 17 nach Fig. 1 entfallen, weil jedoch weiterhin im wesentlichen die gleichen Tlefbrunnen-Pumpenspezifikationen verwendet werden. Weiterhin entfallen andere Herstellungs- und Betriebskosten; beispielsweise wird der primäre Binärkreis-Wärmetauscher 15 der Vorrichtung nach Fig. 1 fortgelassen und seine Funktion wird von dem relativ einfachen und wirkungsvolleren Wärmetauscher übernommen, der durch die Brunnenleitungen 124, 126 gebildet 1st, die in Jedem Fall vorhanden sein müssen, um die jeweiligen Flüssigkeiten zu transportieren.it moves across the earth's surface 13I. In contrast to the device according to FIG. 1, the brine transfers essentially all of its available heat through the walls of the very long heat exchanger 123 into the organic liquid in the line 124 of the organic cycle. After driving the liquid turbine engine in the turbine section 170, the organic working fluid reaches the earth's surface 131 at a relatively reduced temperature, for example on the order of 49 0 C to 65.5 0 C when the brine in the well has a temperature of approximately 150 ° C usually as a function of the temperature of the final cooler. In contrast to the operation of the known device, in which the rising geothermal brine essentially maintains its initial temperature, the temperature of the brine in line 126 is continuously reduced as it rises and the pressure in the brine also falls continuously and accordingly it is not It is necessary that the pump of the section I72 located at the bottom of the well generates a considerable additional pressure in order to prevent steam formation and all the work produced by the pump located in the well serves only to overcome flow friction losses. Furthermore, the additional pump 17 according to FIG. 1 can be omitted, because, however, essentially the same Tlefbrunnen pump specifications are still used. Furthermore, there are no other manufacturing and operating costs; For example, the primary binary circuit heat exchanger 15 of the device according to FIG. 1 is omitted and its function is taken over by the relatively simple and more efficient heat exchanger, which is formed by the well lines 124, 126, which must be present in each case for the respective liquids to transport.

Die Betriebsweise des überkritischen organischen Kreislaufs nach Fig. 2 kann in Verbindung mit den Diagrammen nach den Figuren 4a und 4b erläutert werden, wobei es verständlich ist, daß die Fig. 4a analog zur Fig. ^a 1st, während dieThe operation of the supercritical organic cycle 2 can be explained in conjunction with the diagrams according to FIGS. 4a and 4b, it being understandable is that Fig. 4a is analogous to Fig. ^ a, while the

7098A2/09U ./.7098A2 / 09U ./.

Fig. 4b analog zur Fig. 3b ist. Der im überkritischen Zustand betriebene organische Kreislauf ist in Fig. 4a durch den Kreislauf ACFEDA dargestellt. Beginnend am Ausgang des Kondensatorelementes UO, der dem Punkt A nach Fig. 4a entspricht, fließt die Arbeitsflüssigkeit in der Leitung 124 zwischen dem Wärmetauscherrohr 123 und dem thermisch isolierenden Auslaßrohr 127 nach unten. Das durch die Schwerkraft hervorgerufene Druckgefälle in zunehmender Tiefe der Flüssigkeit in der Leitung 124 steigt kontinuierlich an; die Flussigkeitstemperatür und die Enthalpie steigen ebenfalls kontinuierlich an, weil die organische Flüssigkeit Wärme von der geothermischen Sole während des gesamten Durchlaufens durch die Leitung 124 aufnimmt. Die Flüssigkeit in der Leitung 124 bleibt in dem einphasigen überkritischen Zustand entlang der Kurve 148 und normalerweise gerade außerhalb der Kurve 142, die den Zweiphasenbereich 141 nach Fig. 4a umgrenzt und sie erreicht den Turbinenmotor in dem Abschnitt 170 mit maximaler Temperatur, mit maximalem Druck und mit maximalem Wärmeinhalt (Enthalpie), wie dies durch den Punkt C dargestellt ist. In der Praxis kann zugelassen werden, daß die Kurve 148 geringfügig in den Zweiphasenbereich 141 absinkt, wie dies noch näher erläutert wird. Die Form der Kurve 142 ist selbstverständlich von Natur her durch die physikalischen Eigenschaften der organischen Flüssigkeit bestimmt oder festgelegt, während die Form der Kurve 148 ohne weiteres unter Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen verändert werden kann. Im allgemeinen wird die Form der Kurve 148 gemäß Fig. 4a so eingestellt und ausgewählt, daß die Einführung von Wärme in die organische Flüssigkeit bei konstantem Druck vermieden wird, wie dies in Flg. J5a der Fall ist.FIG. 4b is analogous to FIG. 3b. The one in the supercritical state operated organic cycle is shown in Fig. 4a by the cycle ACFEDA. Starting at the exit of the Capacitor element UO, which corresponds to point A in FIG. 4a, the working fluid flows in line 124 between the heat exchanger tube 123 and the thermally insulating Outlet pipe 127 downwards. The pressure gradient caused by gravity in the increasing depth of the Liquid in line 124 increases continuously; the liquid temperature and enthalpy also increase continuously because the organic liquid heats from the geothermal brine during the entire passage through line 124 receives. The liquid in line 124 remains in the single phase supercritical state along curve 148 and normally just outside curve 142 which defines the two-phase region 141 of FIG. 4a and it reaches the turbine engine in section 170 with maximum temperature, with maximum pressure and with maximum heat content (enthalpy), as shown by point C. In practice it can be allowed that the curve 148 drops slightly into the two-phase region 141, as will be explained in more detail below. The shape of the curve 142 is naturally determined by the physical properties of the organic liquid or fixed while the shape of the curve 148 changes readily using the measures according to the invention can be. In general, the shape of curve 148 shown in FIG. 4a is adjusted and selected so that the introduction of heat in the organic liquid at constant pressure is avoided, as shown in Flg. J5a is the case.

Weil der Druck und die Temperatur zusammen entlang des Weges AC nach Fig. 4a ansteigen, bleibt die spezifische Wärme dQ/dT der überkritischen Flüssigkeit stärker angenähert mit der Temperatur konstant als bei dem Kreislauf nach Fig. 3b, bei dem die Temperatur bei im wesentlichen konstanten Druck erhöht wurde. Diese Eigenschaft einer relativ konstanten spe-Because the pressure and the temperature increase together along the path AC of Fig. 4a, the specific heat remains dQ / dT the supercritical fluid more closely approximated with the Temperature constant than in the circuit of Fig. 3b, at which the temperature was increased at substantially constant pressure. This property of a relatively constant spec-

709842/0914 ./.709842/0914 ./.

ziflschen Wärme kann mit einem weiten Bereich von organischen Flüssigkeiten erzielt werden, die zur Verwendung in thermodynamischen Systemen geeignet sind, unter Einschluß von Isobutan, Propan, Propylen, Difluoromethan (CH2F2) und anderen allgemein verwendeten ein hohes Molekulargewicht aufweisendenThermal heat can be achieved with a wide range of organic liquids suitable for use in thermodynamic systems, including isobutane, propane, propylene, difluoromethane (CH 2 F 2 ), and others commonly used high molecular weight Kühlmitteln auf Kohlenstoffwasserstoff- oder Chlorfluorkarbon-Halogen -Grund lage, beispielsweise CClF2-CClF2, CC1,F oder CClF2-CF5.Coolants based on carbon hydrogen or chlorofluorocarbon halogen, for example CClF 2 -CClF 2 , CC1, F or CClF 2 -CF 5 .

Die grundlegenden Eigenschaften, die die organische Flüssigkeit in der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufweisen muß, besteht darin, daß Ihre spezifischen Wärmeeigenschaften im wesentlichen an die im wesentlichen konstanten spezifischen Warmeeigenschaften der geothermischen Sole-Lösung angepaßt sein sollten. Bei Erfüllung dieser Forderung durch die ausgewählte organische Flüssigkeit ist es möglich, eine Ideale, kleine, im wesentlichen konstante Temperaturdifferenz zwischen der hochsteigenden Solelösung in der Leitung 126 und der nach unten strömenden organischen ArbeitsflUssigkeit in der Leitung 124 über die gesamte Länge des Wärmetauscherrohres 123 zu erzielen. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann eine höhere maximale Temperatur der organischen Flüssigkeit bei deren Eintreten in den Turbinenmotorabschnitt 170 erzielt werden, ohne daß die oben erwähnten Nachteile, die der nicht mehr erforderlichen Solekreislaufpumpe und der Warme tauschervorrichtung bei der Vorrichtung nach Fig. 1 eigen sind, auftreten. Weiterhin kann eine beträchtlich größere Wärmemenge der Sole entnommen werden, so daß sie auf eine niedrigere Temperatur gebraoht wird. Daher wird die Oefahr der EinsohnUrungswirkung wesentlich verringert, wenn nicht sogar vollständig beseitigt.The basic properties that the organic liquid must have in the device according to the invention is that their specific heat properties are essentially adapted to the substantially constant specific heat properties of the geothermal brine solution should. If this requirement is met by the selected organic liquid, it is possible to produce an ideal, small, substantially constant temperature difference between the rising brine solution in line 126 and that after Organic working fluid flowing below in line 124 over the entire length of heat exchanger tube 123 to achieve. With the arrangement according to the invention, a higher maximum temperature of the organic liquid as it enters the turbine engine section 170 without the above-mentioned disadvantages that are inherent in the brine circulation pump and the heat exchanger device no longer required in the device of FIG. 1, occur. Furthermore, a considerably larger amount of heat can be used taken from the brine so that it is brewed at a lower temperature. Hence the danger of the effect of embedding is substantially reduced, if not even completely eliminated.

Die überkritische Flüssigkeit dehnt sloh dann bein Durchlaufen des Turbinenabeohnitteβ I70 aus, wobei si· einen geringen Betrag des Druckes und 4er Enthalpie beim Durchlaufen des Weges CF verliert. Es tritt keine PhasenänderungThe supercritical fluid then expands as it passes through the turbine hub 170, with a loses a small amount of pressure and 4 enthalpy when traversing the path CF. There is no phase change

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beim Durchlaufen des Weges CF auf, so daß die in überkritischem Zustand befindliche Flüssigkeit dann innerhalb des Isolierrohres 127 mit einer im wesentlichen konstanten hohen Temperatur nach oben fließt, wobei eine geringe Ausdehnung auftritt. Auf dem entsprechenden Weg FE nach Fig. 4a können in der Flüssigkeit geringe Strömungsverluste auftreten. Beim Erreichen der Erdoberfläche I31 tritt die Flüssigkeit als Gas aus der Le istungsturbine 101 aus, wobei sie den verbleibenden größeren Teil der in dieser Flüssigkeit zur Verfügung stehenden Wärmeenergie abgibt. Der entsprechende Weg ED ist ein Weg konstanter Entropie abgesehen von Verlusten, insbesondere an den Flügeln der Turbine 101, durch die eine gewisse Richtungsabweichung des Weges ED hervorgerufen werden kann. Der Weg ED nach Fig. 4a (und ebenso der Weg CD nach Fig. 3a) kann in gewissem Ausmaß außerhalb oder innerhalb des Zweiphasenbereiches 141 liegen, und zwar im Gegensatz zu der Darstellung, wenn dies erwünscht ist. Der Kreisprozeß wird schließlich entlang des Weges DA mit konstantem Druck vervollständigt, und zwar auf Grund der Wirkungsweise des Kondensators I09, und der Kreisprozeß wiederholt sich dann. on traversing the path CF, so that the liquid in the supercritical state then flows upwards within the insulating tube 127 at a substantially constant high temperature, with little expansion occurring. On the corresponding path FE according to FIG. 4a, small flow losses can occur in the liquid. When the earth's surface I31 is reached, the liquid emerges from the power turbine 101 as a gas, releasing the remaining major part of the thermal energy available in this liquid. The corresponding ED path is a path of constant entropy apart from losses, in particular on the blades of the turbine 101, by the direction of a certain deviation of path ED may be caused. The path ED of Fig. 4a (and also the path CD of Fig. 3a) may to some extent be outside or inside the two-phase region 141 , contrary to what is shown, if so desired. The cycle is finally completed along the path DA with constant pressure due to the operation of the capacitor I09, and the cycle is then repeated.

In der Vorrichtung nach Fig. 2 ist die Pumpe 12 nach Fig. 1 nicht erforderlich, um die Druckdifferenz zwischen den Punkten A und C nach Fig. 3a hervorzurufen. Die gewünschte Druckdifferenz ergibt sich teilweise aus der Temperatur und damit der Dichte der organischen Flüssigkeit in der Leitung 124 und daher auf Grund des vergrößerten Druckgefälles der organischen Flüssigkeitssäule, die zwischen dem Wärmetauscherrohr 123 und dem Isolier-Auslaßrohr 127 angeordnet ist. Die sich ausdehnende Säule der organischen Flüssigkeit in der Leitung 122 ruft eine verringerte Dichte hervor, so daß eine Druckdifferenz ausgebildet wird, die eine Zirkulation der organischen Flüssigkeit durch den Turbinenabschnitt I70 in Richtung der Pfeile 134, 135 nach Fig. 2 hervorruft. Es steht eine sehr große Energie zur Verfügung, wenn die Strömungsreibungs- In the device according to FIG. 2, the pump 12 according to FIG. 1 is not required in order to produce the pressure difference between points A and C according to FIG. 3a. The desired pressure difference results partly from the temperature and thus the density of the organic liquid in the line 124 and therefore from the increased pressure drop of the organic liquid column which is arranged between the heat exchanger tube 123 and the insulating outlet tube 127. The expanding column of organic liquid in line 122 causes a reduced density so that a pressure differential is established which causes the organic liquid to circulate through turbine section 170 in the direction of arrows 134, 135 of FIG. A very large amount of energy is available when the flow friction

./. •7 09842/0914./. • 7 09842/0914

Verluste durch die Verwendung relativ großvolumiger Leitungen so weit wie möglich verringert werden. Selbst wenn die erforderliche Brunnenauskleidung 125 größer sein kann als die, die bei üblichen Ölbohrungen verwendet wird, sind die entsprechenden zusätzlichen Kosten für den einen größeren Durchmesser aufweisenden Brunnen und die einen entsprechenden größeren Durchmesser aufweisenden Rohre bei einer Tiefe von beispielsweise 600 m wesentlich geringer als die Kosteneinsparung, die sich aus dem Fortfall der Binärkreislauf-Speisepumpe 12 und des Primär-Wärmetauschers 15, des Antriebskreis-Kondensators 2]5 und der Pumpe 21 und der S olekreis lauf-Zusatzpumpe 17 nach Fig. 1 ergibt. Weiterhin ist der Wert der elektrischen Leistung, die für eine vorgegebene Solequellentemperatur und Strömungsgeschwindigkeit erzeugt wird, bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wesentlich größer.Losses can be reduced as much as possible through the use of relatively large-volume lines. Even if the required well lining 125 may be larger than that used in conventional oil wells the corresponding additional costs for the larger diameter well and the corresponding one Larger diameter pipes at a depth of 600 m, for example, are significantly lower than the cost savings, resulting from the elimination of the binary circuit feed pump 12 and the primary heat exchanger 15, the drive circuit condenser 2] 5 and the pump 21 and the brine circuit auxiliary pump 17 of Fig. 1 results. Furthermore, the value of the electrical power is that for a given brine source temperature and flow velocity is generated, in the embodiment according to FIG. 2 is substantially greater.

Insgesamt ist zu erkennen, daß der thermodynamische Kreispropzeß der Vorrichtung nach Fig. 2, dessen Eigenschaften in den Figuren 4a und 4b dargestellt sind, wie folgt abläuft:Overall it can be seen that the thermodynamic cycle of the device according to FIG. 2, its properties are shown in Figures 4a and 4b, proceeds as follows:

(A - C) Wärmeübertragung auf die organische Arbeitsflüssigkeit, (A - C) heat transfer to the organic working fluid,

(C— F) Pumpen der Sole(C— F) Pumping the brine

(F - E) bei dem Anheben der organischen Flüssigkeit auf die Erdoberfläche geleistete Arbeit,(F - E) work done in lifting the organic liquid to the surface of the earth,

(E - D) Ausdehnung der organischen Flüssigkeit in der Hauptturbine,(E - D) expansion of the organic liquid in the main turbine,

(D - A) Kondensation der organischen Flüssigkeit, (0 - H) Wärmeentnahme aus der Sole und überführung(D - A) condensation of the organic liquid, (0 - H) heat removal from the brine and transfer

dieser Wärme auf die organische Arbeitsflüssigkeit, this heat on the organic working fluid,

(I - J) Wiedergewinnung der beim Anheben geleisteten Arbeit (F - E) als Wärme.(I - J) Recovery of work done in lifting (F - E) as heat.

Für einen typischen. Jedoch lediglich beispielhaften Satz von Betriebsbedingungen, die denen der Tabelle I entsprechen,For a typical. However, only an exemplary sentence of operating conditions corresponding to those in Table I,

709842/0914709842/0914

jedoch für die Vorrichtung nach Flg. 2 angegeben sind, sind die Drücke und Temperaturen an den verschiedenen alphabetischen Punkten der Figuren 4a und 4b in der folgenden Tabelle II angegeben:however, for the device according to Flg. 2 are the pressures and temperatures at the various alphabetical Points of Figures 4a and 4b indicated in the following Table II:

Tabelle IITable II kp/cm"kp / cm " Temperatempera 0F 0 F türdoor Druckpressure 2,322.32 8080 °C° C P.S.I .A .P.S.I .A. 63,363.3 333,5333.5 26,526.5 3333 49,649.6 321321 167,5167.5 900900 19,3519.35 240240 160160 705705 2,672.67 8585 115115 275275 64,064.0 351,5351.5 29,529.5 3838 177,5177.5 910910

A
C
F
E
D
A.
C.
F.
E.
D.

+ RUckleitungsdruck+ Return pressure

H RUckleitungsdruck 100 37,8H return pressure 100 37.8

Die Temperaturdifferenz Z^T(G-C) beträgt 100C; ΛΤ(Η-Α) beträgt 11,1°C und die mittlere effektive Temperaturdifferenz beträgt 11,1°C, doch ist die Gefahr des Auftretens des Einschnürungseffektes in vorteilhafter Weise beseitigt. Es ist zu erkennen ,daß die Wärmekapazität, die mit der Temperatur konstant ist, das Entstehen des Einschnürungseffektes unmöglich macht, wobei AT(G-C) und ΔΤ(Η-Α) immer positiv und endlich sind.The temperature difference Z ^ T (GC) is 10 0 C; ΛΤ (Η-Α) is 11.1 ° C and the mean effective temperature difference is 11.1 ° C, but the risk of the occurrence of the constriction effect is advantageously eliminated. It can be seen that the heat capacity, which is constant with the temperature, makes the occurrence of the constriction effect impossible, whereby AT (GC) and ΔΤ (Η-Α) are always positive and finite.

Im Idealfall ergibt sich ein endlicher allgemein konstanter Temperaturunterschied über die gesamte Länge des Rohres 123 nach Fig. 2 zwischen der geothermischen Sole und der organischen Arbeitsflüssigkeit. Die Verwendung eines AusfUhrungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wirkt in wünschenswerter Weise im Sinne eines Nachuntenbiegens der Kurve der organischen Arbeitsflüssigkeit von der Sole-Kurve fort, so daß eine gewünschte Jedoch kleine, relativ konstante Differential-Temperaturdifferenz ohne weiteres erzielt wird. Die Arbeitsfluss igkeitsbedingungen sind daher so ausgewählt, daß dieIn the ideal case, there is a finite, generally constant temperature difference over the entire length of the pipe 123 2 between the geothermal brine and the organic working fluid. The use of an exemplary embodiment The present invention desirably acts to bend down the curve of the organic Working fluid away from the brine curve, so that a desired but small, relatively constant differential temperature difference is easily achieved. The work flow conditions are therefore selected so that the

709842/0914 *A 709842/0914 * A

beiden Kurven sich niemals am EinschnUrungspunkt berühren, d.h. an der Stelle ihres geringsten Abstandes, die durch die Pfeile 205 nach Fig. yo dargestellt ist. Vorzugsweise sind die beiden Kurven zumindest im wesentlichen parallel wie in Fig. 4b, wobei sie lediglich einen geringen Abstand aufweisen, so daß die Kurven damit im wesentlichen die gleichei konstanten Neigungen haben, was anzeigt, daß die gleichen spezifischen Wärmen für die geothermische Sole undjdie organische Arbeitsflüssigkeit erwünscht sind. In der Praxis ist eine angenäherte Anpassung des spezifischen Wärmewertes annehmbar (wobei sich Jedoch ein verringerter Wirkungsgrad ergibt), solange sich die Kurven nicht berühren, weil in diesem Fall der Wärmeaustausch vollständig gestoppt wird. In der Vorrichtung nach Fig. 1 besteht die Gefahr eines unerwünschten Auftretens des Einschnürungseffektes, die eine schwierige konstruktive Auswahl hervorruft und einen Kompromiß zwischen der Größe des Wärmetauschers 15 und einer Verringerung der maximalen Temperatur der organischen Arbeitsflüssigkeit und einer höheren Sole-Rücklauftemperatur erzwingt, so daß sich eine verringerte Energieübertragung auf die organische Flüssigkeit und ein niedrigerer Umwandlungswirkungsgrad ergibt. Diese Probleme sowie die sich daraus ergebenden Wirkungsgrad- und Kostenprobleme sind durch die erfindungsgemäße Vorrichtung im wesentlichen beseitigt.two curves do not touch on EinschnUrungspunkt, ie at the point of their smallest distance shown by the arrows 205 in FIG. yo. Preferably the two curves are at least substantially parallel as in FIG Working fluids are desirable. In practice, an approximate adjustment of the specific heat value is acceptable (with a reduced efficiency, however) as long as the curves do not touch, because in this case the heat exchange is completely stopped. In the device according to FIG. 1 there is the risk of an undesirable occurrence of the constriction effect, which causes a difficult structural selection and forces a compromise between the size of the heat exchanger 15 and a reduction in the maximum temperature of the organic working fluid and a higher brine return temperature, so that there is a reduced energy transfer to the organic liquid and a lower conversion efficiency. These problems and the efficiency and cost problems resulting therefrom are essentially eliminated by the device according to the invention.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 ist sehr vielseitig und es ist zu erkennen, daß sie mit Erfolg in zusätzlichen Betriebsarten betrieben werden kann, wie dies noch näher anhand der Figuren 5a und 5b beschrieben wird. Beispielsweise bewirkt die Anordnung bei einer weiteren brauchbaren Betriebsart, daß die organische ArbeitsflUssigkeit eine Wärmekapazität aufweist» die praktisch einen geringfügig negativen thermischen Koeffi zienten aufweist, wie dies nooh näher erläutert wird. Diese Betriebsart wird unter Verwendung des Diagramms nach Fig. 5a erzielt, in dem die Linie 143 etwas naoh unten in den Be- reioh 141 gedruckt wird, der duroh die Kurve 142 umgrenzt ist. Die thermodynamischen Kreisprozesse sind im übrigen The device according to FIG. 2 is very versatile and it can be seen that it can be operated successfully in additional operating modes, as will be described in more detail with reference to FIGS. 5a and 5b. For example, in a further usable operating mode, the arrangement has the effect that the organic working fluid has a heat capacity which practically has a slightly negative thermal coefficient, as will now be explained in more detail. This mode is obtained by using the diagram of Fig. 5a, where the line 143 slightly NaOH down into the loading reioh is printed 141 duroh the curve bounded 142nd The thermodynamic cycle processes are otherwise

* ■ <. ? ι öl f* ■ <. ? ι oil f

allgemein die gleichen wie sie anhand der Betriebsart nach den Figuren 4a und 4b erläutert wurden. Wiederum ist lediglich der Wärmeaustausch zwischen den im Gegenstrom strömenden Flüssigkeiten zu betrachten.generally the same as explained with reference to the operating mode according to FIGS. 4a and 4b. Again is merely the heat exchange between those flowing in countercurrent Consider liquids.

Die Untersuchung der Diagramme zeigt, daß, wenn die Temperaturdifferenz am heißen Ende 147 des Wärmetauschers hoch ist, (an dem Ende, an dem die Sole eintritt und die organische Arbeitsflüssigkeit austritt) die organische Flissigkeit abschließend nichtdie höchstmögliche Temperatur erreicht, so daß der Wirkungsgrad des Kreisprozesses daher verringert ist. Eine hohe Temperaturdifferenz am kalten Ende 146 führt zu einer höheren Temperatur der ausströmenden Sole, so daß eine geringere Wärmemenge in die organische Flüssigkeit strömt. Die Wärmeübertragung ist Jedoch proportional zur mittleren effektiven Temperaturdifferenz durch die Wärmetauscherwände und je größer diese Differenz ist, desto geringer ist die gesamte Wärme tauscheroberfläche, die benötigt wird. Es ist daher ohne weiteres verständlich, daß es wünschenswert ist, die geringstmöglichen Temperaturunterschiede an den Enden 146, 147 des Wärmetauschers zu verwenden, daß jedoch über den Rest des Wärmetauschers die höchstmöglichen Temperaturdifferenzen auftreten sollten.Examination of the graphs shows that if the temperature difference is high at the hot end 147 of the heat exchanger, (at the end at which the brine enters and the organic working liquid exits) the organic liquid finally does not reach the highest possible temperature, so that the efficiency of the cycle is therefore reduced. A high temperature difference at the cold end 146 results in a higher temperature of the outflowing brine, so that a smaller amount of heat flows into the organic liquid. the However, heat transfer is proportional to the mean effective temperature difference through the heat exchanger walls and the greater this difference, the smaller the total heat exchanger surface that is required. It is therefore without further understandable that it is desirable to minimize the temperature differences at the ends 146, 147 of the To use heat exchanger, but that the highest possible temperature differences over the rest of the heat exchanger should occur.

In den Figuren 2b, 4b und 5b wurden willkürliche jedoch typische Betriebsbedingungen zu Vergleichszwecken so ausgewählt, daß die Kondensator-Austrittstemperatur am Punkt A immer 26,5°C beträgt. So ist in Fig. 3b die Temperatur am Eingangsende der Speisepumpe 21 nach Flg. 1 gleich 26,50C und in den Figuren 4b und 5b weist das Eintrittsrohr 118 zum Tiefbrunnen-Wärmetauscher eine Temperatur von 26,5°C auf. In dem üblichen Rankine-Kreisprozeß nach den Figuren Ja, Jb hebt die von der Pumpe 21 geleistete Arbeit die Temperatur der organischen Arbeitsflüsaigkeit an und bei einer vorgegebenen Temperaturdifferenz zwischen der Sole und der organischen Flüssigkeit ist die Austrittstemperatur der Sole höher, so daß die von der Sole auf die ^rbeitsflüaBLgkeit übertragene Wärme ver-In FIGS. 2b, 4b and 5b, arbitrary but typical operating conditions have been selected for comparison purposes so that the condenser outlet temperature at point A is always 26.5 ° C. Thus, in Fig. 3b, the temperature at the inlet end of the feed pump 21 according to Flg. 1 is 26.5 0 C and in the figures 4b and 5b, the inlet pipe 118 for deep wells heat exchanger a temperature of 26.5 ° C. In the usual Rankine cycle according to the figures Ja, Jb, the work done by the pump 21 raises the temperature of the organic working fluid, and at a given temperature difference between the brine and the organic liquid, the exit temperature of the brine is higher, so that that of the Brine heat transferred to the working fluid

70 98 4 2/0914 ·/.70 98 4 2/0914 · /.

ringert ist. Es ist zu erkennen, daß die Temperatur zwischen den Punkten A und H in den Figuren 4b und 5b beträchtlich kleiner als die Temperatur in der Differenz zwischen den Punkten A und H nach Fig. 3b ist. Dies ist teilweise die Folge des unerwünschten Temperaturanstiegs entlang des Weges AB in Fig. 3b und teilweise die Folge der Notwendigkeit, die Gefahr des Auftretens des EinschnUrungseffektes zu verringern. Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 wird die Pumpenhebearbeit rückgewonnen, um die Enthalpie über die gesamte vertikale Länge des Wärmetauschers zu vergrößern. Auf diese Weise wird eine größere Wärmemenge in vorteilhafter Weise aus der Sole entnommen, so daß sich ein höherer Wirkungsgrad ergibt.is wrestling. It can be seen that the temperature between points A and H in Figures 4b and 5b is considerable is less than the temperature in the difference between points A and H of Fig. 3b. This is partly that Result of the undesired increase in temperature along the path AB in Fig. 3b and partly the result of the need to To reduce the risk of the constriction effect occurring. In the device according to Fig. 2, the pump lifting work is recovered to the enthalpy over the entire vertical Increase the length of the heat exchanger. In this way, a larger amount of heat is advantageously from the Brine removed, so that there is a higher efficiency.

Der im Vorstehenden in Verbindung mit den Figuren 3a und 3b erwähnte EinschnUrungseffekt ergibt sich aus der Tatsache, daß die Wärmekapazität dQ/dT der Sole über den gesamte Temperaturbereich des Wärmetauschers 15 nach Fig. 1 fast konstant ist, während die Wärmekapazität der organischen ArbeitsflUssigkeit entlang des Weges konstanten Druckes des Rankine-Kreisprozesses nach Fig. 3a bei hohen Temperaturen beträchtlich größer als bei niedrigeren Temperaturen ist. Dieser Unterschied der Wärmekapazitäten, der durch die ausgeprägten Kurvenformen nach Fig. 3t» dargestellt ist, kann in dem organischen Konstantdruck-Wärmezuführungsvorgang des Rankine-Kreisprozesses nicht wesentlich geändert werden.The above in connection with Figures 3a and 3b mentioned constriction effect results from the fact that the heat capacity dQ / dT of the brine over the entire Temperature range of the heat exchanger 15 of FIG. 1 is almost constant, while the heat capacity of the organic Working fluid along the path of constant pressure of the Rankine cycle according to FIG. 3a at high temperatures is considerably larger than at lower temperatures. This difference in heat capacities caused by the pronounced curve shapes according to Fig. 3t »is shown, can in the constant pressure organic heat supply process of the Rankine cycle cannot be changed significantly.

Die Figuren 4a bis 5b zeigen die Wirkung einer weiteren Verbesserung der Ausführungsform nach Fig. 2, wobei sich diese Verbesserung durch die Änderung der Form der Wärmekapazitätskurve des organischen Materials derart ergibt, daß dieses im Ergebnis einen negativen thermischen Koeffizienten oder Wärmewert aufweist. Dies wird dadurch erreicht, daß Wärme entlang eines ausgewählten Weges mit sich änderndem Druck hinzugefügt wird, was durch den vertikalen Wärmeaustausch in dem Schwerkraft-Druckgefällezyklus ermöglicht wird. Die Art der Diagramme wird dadurch geändert, daß systematisch die Verteilung des Wärmetauscherbereiches vom Boden bis zumFigures 4a to 5b show the effect of a further improvement the embodiment according to FIG. 2, this improvement resulting from the change in the shape of the heat capacity curve of the organic material in such a way that this as a result, has a negative thermal coefficient or calorific value. This is achieved by using heat along a selected path with changing pressure is added, which is due to the vertical heat exchange in the gravity pressure gradient cycle. The nature of the diagrams is changed by being systematic the distribution of the heat exchanger area from the ground to the

709842/0914 '/m 709842/0914 ' / m

oberen Ende des Wärmetauscherelementes geändert wird.upper end of the heat exchanger element is changed.

Somit kann die organische ArbeitsflUssigkeit gezwungen werden, durch verschiedene aufeinanderfolgende Druckzonen bei Temperaturen hindurchzulaufen, die willkürlich ausgewählt werden können. Eine Wärmekapazitätskurve mit einem thermischen Koeffizienten oder Wärmewert von 0 beseitigt die Möglichkeit eines Einschnürungseffektes, wie dies aus Fig. 4b zu erkennen 1st. Dies ermöglicht andererseits niedrige Temperaturdifferenzen zwischen den Temperaturen der Sole und der organischen Flüssigkeit an den Enden 146, 147 der Wärmetauscher, wobei sich gleichzeitig in gewünschter V/eise eine große mittlere effektive Temperaturdifferenz längs des Wärmetauschers ergibt. Andererseits ist eine geringere Wärmetauscherfläche erforderlich, so daß Einsparungen bei den Anfangs-Herstellungskosten ermöglicht werden. Eine weitere Änderung des Systems zur Erzeugung eines negativen thermischen Koeffizienten oder Wärmewertes ergibt das Temperaturprofil nach Fig. 5b, das noch mehr gegen den EinschnUrungseffekt und gegen andere Probleme bekannter Vorrichtungen geschützt ist.Thus, the organic working fluid can be forced to to pass through several successive pressure zones at temperatures chosen at random can. A heat capacity curve with a thermal coefficient or calorific value of 0 eliminates the possibility of one Constriction effect, as can be seen from Fig. 4b. On the other hand, this enables low temperature differences between the temperatures of the brine and the organic liquid at the ends 146, 147 of the heat exchanger, being at the same time a large mean effective temperature difference in the desired manner along the heat exchanger results. On the other hand, a smaller heat exchanger surface is required, so that Savings in initial manufacturing costs can be made possible. Another change to the system for generating a negative thermal coefficient or calorific value the temperature profile of Fig. 5b, which is even more against the Constriction effect and against other problems of known devices is protected.

Entsprechend wird eine weitere Verbesserung der Vorrichtung nach Fig. 2 durch Modifikation der effektiven Wärmeübertragung durch die Wand des Rohres 12;5 zwischen den Leitungen 124 und 126 erzielt. Dies wird gemäß einer Ausführungsform dadurch erreicht, daß die Wärmetauscherelemente so eingebaut werden, wie dies in den Figuren 6 bis 11 gezeigt ist, wobei die Figuren 6 bis 9 inbesondere repräsentative Quersohnittsansichten an aufeinanderfolgenden Höhenlagen längs des Rohres 12} in Fig. zeigen. Das Rohr 123 beginnt am Verbindungspunkt mit dem Pumpenturbinenmotorabschnitt 170 beispielsweise als einfaches Wärmetauscherrohr ohne hinzugefügte Elemente. An einer willkürlichen Entfernung oberhalb des Pumpenabschnitts 170 sind erste und zweite sich verjüngende vertikale Flossen oder Flügel an einer oder beiden Oberflächen des Rohres 123 hinzugefügt. Beispielsweise sind in Fig. 9 gegenüberliegende sich verjüngende FlossenCorrespondingly, there is a further improvement of the device according to FIG. 2 by modifying the effective heat transfer achieved through the wall of the tube 12; 5 between the lines 124 and 126. According to one embodiment, this is thereby achieved achieved that the heat exchanger elements are installed as shown in Figures 6 to 11, the figures 6 to 9 show particularly representative cross-sectional views successive heights along the pipe 12} in Fig. demonstrate. The pipe 123 begins at the junction with the pump turbine engine section 170, for example, as a simple heat exchanger tube with no added elements. At an arbitrary one Distance above pump section 170 are first and second tapered vertical fins or wings on one or both surfaces of tube 123 are added. For example are opposing tapered fins in FIG

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oder Flügel 90 an der äußeren Oberfläche des Rohres 123 befestigt. In der Darstellung nach Flg. 9 sind die sich verjüngenden Teile der Flügel oder Flossen 90 an ihrem Ende dargestellt und diese Flügel oder Flossen erstrecken sich zum oberen Ende des Brunnens, wie dies aufeinanderfolgend in den Figuren 8, 7 und 6 gezeigt ist. Fig. 10 zeigt die Art, wie sich eine der Flossen oder Flügel 90 verjüngt. Die damit zusammenwirkenden inneren Flügel oder Flossen 91 können, falls sie vorhanden sind, in gleicher Weise verjüngt sein und sich bis zum oberen Ende des Brunnens erstrecken. Die Sätze von Flügeln oder Flossen 92, 93 nach Flg. 9 haben gerade in der Nähe der vertikalen Höhenlage dieser Figur begonnen, so daß der Querschnitt ihrer verjüngten kleineren Teile dargestellt ist.or wings 90 attached to the outer surface of tube 123. In the illustration according to Flg. 9 are the tapered ones Portions of the wings or fins 90 are shown at their end and these wings or fins extend to the top of the well, like this in sequence is shown in Figures 8, 7 and 6. Fig. 10 shows the Way one of the fins or wings 90 tapers. the inner wings or fins 91 interacting therewith, if present, be tapered in the same way and extend to the top of the well. The sentences of wings or fins 92, 93 to Flg. 9 just got in started near the vertical elevation of this figure, so that the cross-section of its tapered smaller parts is shown is.

In der nächsthöheren Höhenlage in dem Brunnen gemäß Fig. 8 sind die Flossen oder Flügel 92, 93 nunmehr auf die volle Größe angewachsen, die Verjüngung ist beendet und sie erstrecken sich dann bis zum oberen Ende des Brunnens. Zusätzliche sich verjüngende und gegenüberliegende Paare von Flügeln oder Flossen 94, 95 erscheinen in Fig. 8, wobei die verringerte Querschnittsgröße anzeigt, daß sich ihre Breite in der Höhenlage dieser Figur noch weiter vergrößert. Fig. 7 zeigt den Beginn noch weiterer zusätzlicher verjüngter Teile von Flügeln oder Flossen 96, 98 und alle Flügeln oder Flossen sind in Wärmeaustauschbeziehung an dem Rohr I23 befestigt und erstrecken sich bis zum Brunnenkopf 149» wie dies aus Fig. 6 zu erkennen ist. Es ist ohne weiteres verständlich, daß viele zusätzliche Flügel oder Flossen oder andere sich verjüngende Wärmeaustauscheinrichtungen verwendet werden können und daß sie irgendeine der Formen aufweisen können, die in der Technik der Wärmetauscher, gut bekannt ist. Die Beseitigung von EinschnUrungseffekt-Störungen kann unter Verwendung bekannter Formen von thermisohen Leitern erzielt werden, wie z.B, der teilkreisförmigenZylinder 90a naoh Fig. 11, durch die die Wärmeleitfähigkeit zwischen der nach unten strö-At the next higher altitude in the well according to FIG. 8, the fins or wings 92, 93 are now at the full Increased in size, the tapering is complete and they then extend to the top of the well. Additional tapered and opposing pairs of wings or fins 94, 95 appear in FIG. 8, with the reduced Cross-sectional size indicates that its width increases even further at the elevation of this figure. Fig. 7 shows the beginning of yet more additional tapered portions of wings or fins 96, 98 and any wings or fins are attached to the pipe I23 in a heat exchange relationship and extend to the head of the well like this Fig. 6 can be seen. It is readily understandable that many additional wings or fins or other are added tapered heat exchangers can be used and they can be of any of the shapes which is well known in the art of heat exchangers. The elimination of constriction effect disorders can take place under Can be achieved using known shapes of thermal conductors, such as the part-circular cylinder 90a shown in Fig. 11, through which the thermal conductivity between the

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menden organischen Flüssigkeit der Leitung 124 und der nach oben fließenden Sole der Leitung 126 ohne weiteres an einer beliebigen vertikalen Höhenlage in dem Brunnen vorherbestimmt werden kann, wie dies für den Fachmann leicht erkennbar ist. Es ist in den Figuren 6 bis 9 und 11 ohne weiteres zu erkennen, daß die Rohre 125 und 127 aus Vereinfachungsgründen fortgelassen wurden.menden organic liquid of line 124 and after overhead brine of conduit 126 is readily predetermined at any vertical elevation in the well as can be easily recognized by those skilled in the art. It can easily be seen in Figures 6 to 9 and 11 that that the tubes 125 and 127 are omitted for reasons of simplicity became.

Es ist ersichtlich, daß die Anordnungen nach den Figuren 6 bis 11 so ausgelegt werden können, daß sich eine gleichförmig ansteigende Wärmeübertragung von der am unteren Ende des Brunnens angeordneten Pumpe zur Station an der Erdoberfläche 131 ergibt, wenn dies erwünscht ist. Wenn sich andererseits aufeinanderfolgende Verjüngungen nicht überlappen, können schrittweise Änderungen verwendet werden, um die gewünschte Wirkung zu erzielen. In dem weiteren AusfUhrungsbeispiel nach den Figuren 12 und 13 wird eine andere Anordnung verwendet, um schrittweise ansteigende Änderungen der Rate der Wärmeübertragung zu erzielen.It will be seen that the arrangements of Figures 6-11 can be designed to be uniform increasing heat transfer from the pump located at the lower end of the well to the station on the surface of the earth 131 if so desired. If on the other hand successive tapers do not overlap, incremental changes can be used to make the desired To make an impact. In the further exemplary embodiment according to FIGS. 12 and 13, a different arrangement is used, to achieve incremental changes in the rate of heat transfer.

Aus Fig. 12 ist zu erkennen, daß einzelne in Serie geschaltete Wärmeübertragungseinheiten vom üblichen Mehrrohrtyp verwendet werden, wie z.B. 250, 257, 260, 262, 266 uaw. Die aufsteigende Solesäule steigt wiederum in Richtung auf die Erdoberfläche I31 in der Leitung 126 *uf, die in der Brunnenauskleidung 125 auegebildet ist und die Sole fließt dann durch das Rohr 132 aus. Die abgekühlte Arbeitsflüssigkeit wird in das System an der Erdoberfläche 13I über das Rohr 118 eingeleitet und fließt von diesem Rohr nach unten durch die Folge von einzelnen Wärmetauschereinheiten 250, 257, 260, 262, 266 und von der letzteren fort. Im Ergebnis nimmt die Vielzahl von einzelnen Wärmetauschereinheiten die Stelle des einzigen Wärmetauscherrohres 123 nach Fig. 2 ein. Nachdem die Arbeitsflüsalgkeit den Motor in dem Abschnitt 170 an der am unteren Endes des Brunnens angeordneten Pumpe angetrieben hat, steigt sie wieder zur Erdoberfläche auf und zwar in der Leitung 122From Fig. 12 it can be seen that individual series-connected heat transfer units of the usual multi-tube type are used, such as 250, 257, 260, 262, 266 and others. The rising brine column rises again in the direction of the earth's surface I31 in the line 126 * uf, which is formed in the well lining 125 and the brine then flows out through the pipe 132. The cooled working fluid is introduced into the system at the earth's surface 131 via tube 118 and flows down from that tube through the succession of individual heat exchanger units 250, 257 , 260, 262, 266 and away from the latter. As a result, the multiplicity of individual heat exchanger units takes the place of the single heat exchanger tube 123 according to FIG. After the working fluid has driven the motor in section 170 on the pump located at the lower end of the well, it rises again to the surface of the earth in line 122

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des thermisch isolierten Rohres 121.of the thermally insulated pipe 121.

Die Rate des Wärmeaustausches von der aufsteigenden Sole zur nach unten strömenden Arbeitsflüssigkeit wird von dem unteren zum oberen Ende der Anordnung nach Fig. 12 fortschreitend vergrößert, beispielsweise dadurch, daß fortschreitend die Anzahl der Wärmetauscherrohre in jeder aufeinanderfolgenden Wärmetauschereinheit vergrößert wird, so daß die Wärmeübertragung vergrößert wird, wie dies weiter oben beschrieben wurde. Lediglich als Beispiel weist die Wärmetauschereinheit 266, die bruchstückhaft an dem unteren Ende der Fig. 12 gezeigt ist, lediglich zwei Wärmetauscherrohre 267 auf und die Flüssigkeit in diesen Rohren strömt aus dem kreisringförmigen Krümmer oder Verteilungskopf 265 aus, der anhand der Fig. 13 noch näher beschrieben wird.The rate of heat exchange from the rising brine to the downward flowing working fluid is determined by the lower to the upper end of the arrangement of FIG. 12 progressively enlarged, for example by progressively the number of heat exchanger tubes in each successive heat exchanger unit is increased, so that the heat transfer is increased, as described above. Merely as an example, the Heat exchanger unit 266, which is fragmentarily attached to the lower At the end of FIG. 12 is shown, only two heat exchanger tubes 267 and the liquid flows in these tubes from the annular elbow or distribution head 265 which is described in more detail with reference to FIG.

Die Wärmetauschereinheit 262, die den Verteilungskopf 265 aus einem Verteilungskopf 261 speist, weist eine größere Anzahl von Wärmetauscherrohren 26} auf, als die Einheit 266, so daß die Wärmetauschereinheit 262 eine vergrößerte Wärme-Ubertrfrgungscharakteristlk aufweist und es sind drei derartige Rohre 26j5 in Fig. 12 zu erkennen. Die nächste Wärmetaus ehe reinheit 26O, die bruchstückhaft dargestellt ist, speist den Verteilungskopf 261 und weist eine weiter vergrößerte Anzahl von Wärmetauscherrohren 259 auf. Daher überführt diese Wärmetauschereinheit 260 eine größere Wärmemenge als die Einheit 262. Die Anzahl der Rohre und die gesamte Wärmeaustauschfläche in jeder Wärmetauschereinheit vergrößert sich fortschreitend in Richtung auf das obere Ende des Brunnens und die letzte Wärmetauschereinheit 250 speist einen Verteilungskopf 256 aus dem Eingangsverteilungskopf 249 und weist die größte Wärmeübertragungsfläche auf, weil sie die größte Anzahl von Wärmetauscherrohren 25I aufweist. Der Verteilungskopf 256 speist die Wärmetauschereinheit 257, die eine geringere Wärmeübertragungscharakteristik als die Einheit 250 aufweist. In der Warmetauschereinheit 250 sind neun Rohre zu erkennen, während die Einheit 257 fünf Rohre aufweist.The heat exchanger unit 262, which feeds the distribution head 265 from a distribution head 261, has a larger one Number of heat exchanger tubes 26}, as the unit 266, so that the heat exchanger unit 262 has an increased heat transfer characteristic and three such tubes 26j5 can be seen in FIG. The next heat exchange before purity 26O, which is shown fragmentarily, feeds the distribution head 261 and has a further increased number of heat exchanger tubes 259. Hence convicted this heat exchange unit 260 has a larger amount of heat than the unit 262. The number of tubes and the total Heat exchange area in each heat exchanger unit increases progressively towards the top of the well and the final heat exchanger unit 250 feeds a distribution head 256 from the input distribution head 249 and has the largest heat transfer surface because it is the largest Has number of heat exchanger tubes 25I. The distribution head 256 feeds the heat exchanger unit 257, which is a smaller one Heat transfer characteristic as the unit 250 having. There are nine tubes in the heat exchanger unit 250 can be seen, while the unit 257 has five tubes.

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Es ist für den Fachmann zu erkennen, daß die Anordnungen von Wärmetauscherrohren in konzentrischen Kreisen oder in regelmäßiger radialer V/eise ausgebildet sein können und daß die Größen und Abmessungen der einzelnen Wärmetauscherrohre veränderlich gemacht werden können, solange die gewünschte fortschreitende Vergrößerung des Wärmeaustausches erzielt wird.It is apparent to those skilled in the art that the arrangements of heat exchanger tubes in concentric circles or in regular radial V / iron can be formed and that the sizes and dimensions of the individual heat exchanger tubes are variable can be made as long as the desired progressive increase in heat exchange is achieved.

Ein Beispiel für einen Verteilungskopf oder Krümmer wie z.B. den Verteilungskopf 256 sowie seine Eingangs- und Ausgangs-Wärmetauscherrohre ist in Fig. I3 gezeigt. Der Verteilungskopf 256, der eine Anordnung von Eingangsrohren 25I aufweist, die die Wärmetauschereinheit 250 bilden, dient zur Zuführung der nach unten strömenden Arbeitsflüssigkeit in die nächstniedrigere Wärmetauschereinheit 257, die aus den Rohren 258 besteht. Der Verteilungskopf 256 umgibt das thermisch isolierte Rohr 121 und ist in der (nicht gezeigten) Brunnenauskleidung 125 angeordnet. Das Isolierte Rohr 121 ergibt die Innenleitung 122 und es kann mit (nicht gezeigtem) Isoliermaterial ausgekleidet sein. Eine übliche Gleitverbindung an einer Grenzfläche 277 ist zwischen den oberen und unteren Teilen des Rohres 121 ausgebildet, wobei diese Grenzfläche 277 mit einem üblichen Dichtungsmechanismus versehen sein kann.An example of a distribution head or elbow such as distribution head 256 and its inlet and outlet heat exchanger tubes is shown in Fig. I3. The distribution head 256, which has an array of inlet pipes 25I, which form the heat exchanger unit 250 is used for supply the working fluid flowing downwards into the next lower one Heat exchange unit 257 consisting of the tubes 258. The distribution head 256 surrounds the thermally isolated Tube 121 and is disposed in the well lining 125 (not shown). The insulated tube 121 gives the Inner conduit 122 and it may be lined with insulating material (not shown). A common sliding connection an interface 277 is formed between the upper and lower parts of the tube 121, this interface 277 can be provided with a conventional sealing mechanism.

Der Verteilungskopf 256 besteht aus getrennten Teilen, die an der kreisringförmigen Rohrgewinde-Verbindungsstelle 2Jk miteinander verbunden sind. Der untere Teil des Verteilungskopfes 256 schließt ein mit öffnungen versehenes Kopfstück 272 zur Aufnahme der Wärmetauscherrohre 258 der Wärmetauschereinheit 257 ein. Das Kopfstück 272 ist mit dem Rohr 121 abgedichtet verbunden. Der untere Teil sahHeßt weiterhin eine mit Gewinde versehene zylindrische Schale 275 ein. In gleicher Welse schließt der obere Teil des Verteilungskopfes 256 ein mit öffnungen versehenes Kopfstück 27I ein, das mit dem Rohr 121 verbunden ist und die Wärmetauscherrohre 251 der Wärmetauschereinheit 250 aufnimmt. Der obere Teil des Verteilungskopfes 256 schließt weiterhin eine mit Gewinde versehene The distribution head 256 consists of separate parts which are connected to one another at the annular pipe thread connection point 2Jk. The lower part of the distribution head 256 includes a head piece 272 provided with openings for receiving the heat exchanger tubes 258 of the heat exchanger unit 257. The head piece 272 is connected to the pipe 121 in a sealed manner. The lower part also saw a threaded cylindrical shell 275. In the same way, the upper part of the distribution head 256 includes a head piece 27I provided with openings, which is connected to the tube 121 and receives the heat exchanger tubes 251 of the heat exchanger unit 250. The top of the distribution head 256 also includes a threaded one

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zylindrische Schale 272 ein, dessen Gewinde mit dem Gewinde der Schale 275 zusammenpaßt. Auf diese Weise fließt die Arbeitsflüssigkeit von der großen Anzahl von Rohren 251 in der Wärmetauschereinheit 250 in die relativ geringere Anzahl von Rohren 258 der Wärmetauschereinheit 257. Die Beseitigung der Einschnürungseffekt-Störungen ergibt sich auch in diesem Fall, Jedoch hierbei durch die Verwendung der Reihe von diskreten WärmetauschereInhe1 ten 250, 257, 26θ, 262, 266, die eine schrittweise ansteigende Wärmeübertragung vom unteren bis zum oberen Ende der Anordnung ergeben.cylindrical shell 272, its thread with the thread the cup 275 matches. This is how the working fluid flows of the large number of tubes 251 in the Heat exchanger unit 250 in the relatively smaller number of tubes 258 of the heat exchanger unit 257. The elimination of the Constriction effect disorders also result in this Case, however, here by using the series of discrete heat exchanger units 250, 257, 26θ, 262, 266, the result in a gradually increasing heat transfer from the bottom to the top of the arrangement.

Eine bevorzugte AusfUhrungsform des thermodynamisch angetriebenen Turbinenmotors des Turbinenmotorabschnitts 170 nach Fig. ist ausführlich in den Figuren 14 bis 18 gezeigt. Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß der Turbinenmotor eine allgemein ähnliche Form aufweist, wie der Mctor, der in der oben erwähnten deutschen Offenlegungsschrift 2 5350 635 beschrieben ist, obwohl dieser Motor abgeändert wurde, um ihn an den Betrieb in dem organischen Kreislauf der erfindungsgemäßen Vorrichtung anzupassen. Insbesondere ist dieser Motor so abgeändert, daß er eine großvolumige Strömung einer organischen Arbeitsflüssigkeit aufnimmt, die im überkritischen Zustand verbleibt und diese gleiche Flüssigkeit wird zur Schmierung der radialen und Drucklager verwendet, während bei dem Motor naoh der vorstehend genannten deuteohen Offenlegungsschrift das von der Oberfläche aus eingeleitete Wasser für diesen Zweck verwendet wird. Das in den Figuren 14 und dargestellte Lagersystem ist weiterMiingehend abgeändert, daß ein Austreten der teueren organischen Flüssigkeit In die geothermische Solelösung verhindert wird.A preferred embodiment of the thermodynamically driven one Turbine engine of the turbine engine section 170 of Fig. is shown in detail in Figures 14-18. It is readily apparent that the turbine engine is a general Has a shape similar to that of the Mctor described in the German Offenlegungsschrift No. 2,5350,635 mentioned above is, although this engine has been modified to allow it to operate in the organic cycle of the present invention Adapt device. In particular, this motor is modified so that it has a large volume flow of an organic Absorbs working fluid that is in the supercritical state remains and this same fluid is used to lubricate the radial and thrust bearings while in the engine according to the aforementioned German Offenlegungsschrift the water introduced from the surface is used for this purpose. The in Figures 14 and The storage system shown is further modified in detail, that an escape of the expensive organic liquid in the geothermal brine solution is prevented.

Aus Fig. 14 ist zu erkennen, daß sich die konzentrischen Leitungen 122, 124 und 126 in den Flüssigkeitsturbinenabeohnitt 170 erstrecken. Die in überkritischem Zustand befindliche erhitzte Flüssigkeit in der Leitung 124 strömt In einer Anordnung von bei 151 angedeuteten Einspritzdüsen, dieIt can be seen from Figure 14 that the concentric conduits 122, 124 and 126 co-exist in the liquid turbine hub 170 extend. The one in a supercritical state heated liquid in line 124 flows In an array of injectors indicated at 151, the

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einen allgemein üblichen Aufbau aufweisen. Die Düsen 151 sind ausführlicher in der Abwicklung nach Fig. I7 dargestellt und sie werden in üblicher V/else dazu verwendet, eine großvolumige Strömung der Flüssigkeit in überkritischem Zustand gegen die PrallflUgel 152 des Turbinenmotors zu leiten. Ein ringförmiger Halter 153, der die Anordnung von Flügeln 152 trägt, ist in üblicher Weise an einem Radkranz 155 befestigt, wobei der letztere ein Teil eines Rades mit einem Satz von Speichen 156 und einer Nabe I6I ist. Die Nabe 161 bewirkt bei rotierendem Rotorsystem eine Drehung der Wellentelle I60, 164 und 194, wobei die Nabe I6I fest an dem Wellenteil I60 durch eine Unterlegscheibe I59 und eine Mutter 158 befestigt ist, die auf eine Gewindeverlängerung 157 des Wellenteils I60 aufgeschraubt ist.have a generally customary structure. The nozzles 151 are shown in more detail in the development according to Fig. I7 and they are used in the usual V / else to a large volume flow of liquid in supercritical State against the flapper 152 of the turbine engine. An annular holder 153 holding the assembly of wings 152 carries is in the usual manner on a wheel rim 155 attached, the latter being part of a wheel with a set of spokes 156 and a hub I6I is. the When the rotor system rotates, the hub 161 causes the shaft point I60, 164 and 194 to rotate, the hub I6I being fixed to the Shaft part I60 through a washer I59 and a nut 158 is attached, which is screwed onto a thread extension 157 of the shaft part I60.

Das Turbinenmotorsystem weist eine Anordnung zur Umlenkung der immer noch im überkritischen Zustand befindlichen organischen Arbeitsflüssigkeit nach oben in die isolierte innere oder Auslaßleitung 122 auf. Zu diesem Zweck weist ein Turbinenkörperblock I90 einen kreisringförmigen gleichförmig gekrümmten torcidförmigen Kanal I63 auf, der von den rotierenden Schaufeln 152 in Radialrichtung nach innen auf den Wellenteil I60 führt und der gleichzeitig die Richtung der Flüssigkeitsströmung so ändert, daß die Flüssigkeit nach oben strömt wenn sie den Kanal I6j5 verläßt. Der toroidförmige Kanal 163 ist durch eine in geegneter Weise gekrümmte Oberfläche I65, die in dem Block 190 ausgeformt ist, und durch die Oberfläche des gegenüberliegenden Kreisringes oder der Führung 162 gebildet. Die Führung 162 kann durch eine Anordnung von sich in Radialrichtung erstreckenden Flügeln I80 gehaltert sein, die zusätzlich zur Halterung der Führung 162 weiterhin im Sinne einer Umlenkung der ausströmenden Flüssigkeit wirken, so daß der Geschwindigkeitsvektor dieser Flüssigkeit allgemein vertikal wird. Entsprechend ist zu erkennen, daß ein gleichförmige Seiten aufweisender toroidförmlger AusdehnungskanalThe turbine engine system has an arrangement for deflection the organic ones that are still in the supercritical state Working fluid upwardly into the insulated inner or outlet line 122. To this end, a turbine body block I90 has an annular uniformly curved torcid-shaped channel I63, which is led by the rotating blades 152 leads in the radial direction inward onto the shaft part I60 and at the same time the direction of the liquid flow so changes that the liquid flows upwards when it leaves the channel I6j5. The toroidal channel 163 is through a suitably curved surface I65 formed in the block 190 and through the surface of the opposite one Annular ring or the guide 162 is formed. The guide 162 can be arranged in a radial direction extending wings I80 be supported, which in addition to holding the guide 162 continues in the sense a deflection of the outflowing liquid act, so that the velocity vector of this liquid generally becomes vertical. Accordingly, it can be seen that a toroidal expansion channel having uniform sides

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für die überkritische Flüssigkeit gebildet wird, der die sich ausdehnende Flüssigkeit führt, wenn diese die Anordnung von Schaufeln 152 verläßt, bis sie durch die Speichen 156 des Turbinenmotorrades hindurchläuft. Das Hindurchströmen der organischen Arbeitsflüssigkeit durch die Speichen 156 hindurch wird in der Weise erleichtert, wie dies in den Figuren 15 und 16 gezeigt ist und wie dies in der oben erwähnten deutschen Offenlegungsschrift beschrieben ist. Die Speichen 156 sind einzeln gegenüber der Drehrichtung des Kranzes 155 geneigt, so daß ihre Wirkung bei der ausgewählten Drehzahl im wesentlichen neutral ist und der Auftreffwinkel der Speichen I56 gegenüber der Strömungsrichtung der Arbeitsflüssigkeit ist wiederum derart, daß sie dem Flüssigkeitsstrom weder Energie zuführen noch Energie von diesem ableiten wenn dieser Flüssigkeitsstrom in der Leitung 122 nach oben strömt. Auf diese Weise wird die Notwendigkeit für eine zusätzliche nach oben ausgerichtete viel Raum benötigende Leitung außerhalb des hydrodynamischen Turbinenmotors vermieden. for the supercritical fluid is formed, which the expanding fluid, as it leaves the array of vanes 152, carries through the spokes 156 of the turbine motorcycle passes through. The flowing through of the organic working fluid through the spokes 156 is facilitated in the manner illustrated in FIGS Figures 15 and 16 is shown and as described in the above-mentioned German Offenlegungsschrift. the Spokes 156 are individually inclined relative to the direction of rotation of the ring 155, so that their effect in the selected The speed of rotation is essentially neutral and the angle of incidence of the spokes I56 with respect to the direction of flow of the working fluid is in turn such that it corresponds to the fluid flow neither supply nor derive energy from this when this liquid flow in the line 122 after above flows. This way, the need for an additional upward-facing one becomes consuming a lot of space Line outside of the hydrodynamic turbine engine avoided.

Die Figuren 14 und l8 zeigen das FlUssigkeits-Lagerungssystem zur Lagerung des Wellenteils I60 und des Flussigkeitsturbinenmotors in dem Block 190. Dieses Lagerungssystem schließt ein oberes Radiallager (Fig. 14) und ein Drucklager (Fig. 18) sowie ein unteres Radiallager ein. Das obere Radiallager nach Fig. 14 kann einen üblichen Aufbau aufweisen oder es kann ein Lager sein, das im wesentlichen gleich der Kippfutter-Anordnung der oben erwähnten deutschen Offenlegungsschrift ist, beider der Wellenteil I89 von einem Hohlzylinder 191 aus Aluminiumoxyd umgeben ist, der an dem Wellenteil I89 befestigt ist. Im üblichen Fall wirken drei unabhängige Kippfutter-Lageroberflächen mit der Lageroberfläche des Aluminiumoxydzylinders I9I zusammen und eine typische Konstruktion verwendet eine Befestigungseinrichtung mit einer Futter-Ausrichtwelle 203, die in einer Bohrung I97 in dem Block I90 angeordnet ist. Die Futter-Einstellwelle 203 wird entsprechend der Einstellung des radial eins te11-Figures 14 and 18 show the liquid storage system for supporting the shaft part 160 and the liquid turbine engine in block 190. This bearing system includes an upper radial bearing (Fig. 14) and a thrust bearing (Fig. 18) and a lower radial bearing. The upper radial bearing according to FIG. 14 can have a conventional structure or it can be a bearing which is essentially the same as the tilting chuck arrangement of the above-mentioned German Offenlegungsschrift is, both the shaft part I89 is surrounded by a hollow cylinder 191 made of aluminum oxide, which is attached to the shaft part I89 is attached. In the usual case, three act independently Tilt chuck bearing surfaces coincide with the bearing surface of the I9I alumina cylinder and a typical one Construction uses a fastener with a chuck alignment shaft 203 inserted in a bore I97 is located in block I90. The chuck adjustment shaft 203 is set according to the setting of the radial one te11-

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baren Gewindeteils 198 eingestellt und die Welle 203 endet in einer aus gehärtetem Stahl bestehenden Kugel 196, die teilweise in einer Gegenbohrung aufgenommen wird. Die Kugel 196 springt in das Innere des Blockes I90 vor und drückt gegen eine passende Vertiefung in einem Lagerhalterungsblock 193· An der Innenoberfläche des Lagerhalterungsblockes 193 ist eine Hülse 192 aus Aluminiumoxyd befestigt. Die Hülse 192 und der Zylinder I9I weisen angrenzende Lageroberflächen auf, zwischen denen die organische ArbeitsflUssigkeit als dünner Schmierfilm vorhanden ist, wie dies noch beschrieben wird. In der Praxis werden drei gleiche Kippfutterlagerungen in dem Radiallager verwendet, um die tatsächliche Position des Wellenteils I89 vollständig festzulegen. Es ist zu erkennen, daß das untere radiale Lagersystem nach Fig. 18, das den Wellenlagerteil 215, den Aluminiumzylinder 216, die Aluminiumhülsen 217, Lagerblockhalterungen 218 und Kugeln 221 sowie Kippfutter-Ausrichtwellen, wie z.B. 222 verwendet, in der gleichen Weise wie das Radiallager nach Fig. Ik aufgebaut sein kann.ble threaded part 198 is set and the shaft 203 ends in a hardened steel ball 196 which is partially received in a counterbore. The ball 196 protrudes into the interior of the block 190 and presses against a matching recess in a bearing holder block 193. A sleeve 192 made of aluminum oxide is attached to the inner surface of the bearing holder block 193. The sleeve 192 and the cylinder 19I have adjacent bearing surfaces, between which the organic working fluid is present as a thin lubricating film, as will be described below. In practice, three identical tilting chuck bearings are used in the radial bearing in order to completely determine the actual position of the shaft part I89. It can be seen that the lower radial bearing system of Fig. 18, which uses the shaft bearing part 215, aluminum cylinder 216, aluminum sleeves 217, bearing block supports 218 and balls 221, and tilt chuck alignment shafts such as 222, in the same manner as the radial bearing can be constructed according to Fig. Ik .

Zwischen den beiden Radiallagereinheiten, die mit den Wellenteilen 189 und 215 verbunden sind, ist ein Drucklagersystem angeordnet, das in Fig. 18 gestrichelt dargestellt ist und das allgemein die Form aufweisen kann, wie sie in der oben erwähnten deutschen Offenlegungsschrift 2 530 635 beschrieben ist. Das Kippfutter-Drucklagersystem schließt beispielsweise einen erweiterten und sich verjüngenden Teil 210 ein, umein horizontales Grenzschichtelement 211 zu bilden. Die untere oder Druckoberfläche des Elements 211 kann durch einen ebenen Keramikring 209 gebildet sein. Der Ring 209 stellt schematisch beispielsweise das Kippfutter-Drucklagersystem nach der oben erwähnten deutschen Offenlegungsschrift dar und weist mehrere keramische Lageroberflächen auf, die mit der unteren oder Lageroberfläche des Elementes 211 zusammenwirken. Die Lageroberfläche des Elementes 211 und die horizontalen Lageroberflächen der Kippfutter wirken zusammen,Between the two radial bearing units with the shaft parts 189 and 215 are connected is a thrust bearing system arranged, which is shown in phantom in Fig. 18 and which may generally have the shape as in the above German Offenlegungsschrift 2,530,635 mentioned above is. For example, the tilt chuck thrust bearing system includes an enlarged and tapered portion 210, to form a horizontal boundary layer element 211. the The lower or pressure surface of the element 211 can be formed by a planar ceramic ring 209. The ring 209 represents schematically, for example, the tilting chuck thrust bearing system according to the above-mentioned German patent application and has a plurality of ceramic bearing surfaces that cooperate with the lower or bearing surface of element 211. The bearing surface of the element 211 and the horizontal bearing surfaces of the tilting chucks cooperate,

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um die vertikale Position der Wellenteile 191J, 214, 215 festzulegen, wie dies in der genannten deutschen Offenlegungsschrift beschrieben ist.to determine the vertical position of the shaft parts 19 1 J, 214, 215, as is described in the aforementioned German patent application.

Um die zusätzliche Verwendung der organischen Arbeitsflüssigkeit zur Schmierung des Lagersystems zu ermöglichen, wird ein Speisesystem verwendet. Dieses Speisesystem stellt weiterhin sicher, daß kein Teil der teueren organischen Arbeltsflüssigkeit von dem Pumpaystem in die heiöe aufsteigende Solelösung verlorengeht und daß diese Sole nicht in die Lager eintritt. Wie es in Fig. 14 zu erkennen ist, steht ein Entnahmekenal 179 mit dem toroidförmigen Ausdehnungskanal I6j5 in Verbindung und führt organische Arbeitsflüssigkeit (nach dem Durchlaufen durch die Prallschaufeln 152) in einen Verteiler 182, der durch ein Rohr l8l gebildet 1st. Die Flüssigkeit fließt nach unten durch das Rohr l8l und gelangt in radial angeordnete Kanäle 2^0 in dem Block 190 (Fig. 18). Die organische Flüssigkeit gelangt durch die Kanäle 220 in einen Hohlraum 220, der das untere Radiallager am Wellenteil 215 umgibt. An dieser Stelle werden die Grenzflächen zwischen dem AluminiumoxydzylInder 216 und den Lagerfuttern 217 mit der organischen Flüssigkeit getränkt und geschmiert, während die Flüssigkeit nach oben durch einen Kanal 213 in das Drucklager strömt, das durch die zusammenwirkenden Elemente 209, 210 und 211 gebildet ist. Während die Flüssigkeit durch die Kanäle 213, 212, 200 strömt, schmiert es in gleicher Weise die zusammengehörigen aufeinander angepaßten Drucklageroberflächen.In order to enable the additional use of the organic working fluid to lubricate the bearing system, a Feed system used. This feed system also ensures that no part of the expensive organic working liquid from the pump system goes into the hot ascending brine solution is lost and that this brine does not enter the camp. As can be seen in FIG. 14, there is a removal key 179 with the toroidal expansion channel I6j5 in connection and carries organic working fluid (after passing through impingement vanes 152) into a manifold 182, the is formed by a tube 18l. The liquid flows down through the pipe 18l and arrives in the radially arranged Channels 2 ^ 0 in block 190 (Fig. 18). The organic liquid passes through the channels 220 into a cavity 220, the surrounds the lower radial bearing on the shaft part 215. At this point, the interfaces between the aluminum oxide cylinder 216 and the bearing liners 217 with the organic Liquid soaked and lubricated while the liquid flows up through a channel 213 into the thrust bearing, that by the interacting elements 209, 210 and 211 is formed. While the liquid through the channels 213, 212, 200 flows, it lubricates the matching thrust bearing surfaces in the same way.

Die organische ArbeitsflUsslgkeit fließt dann nach oben durch den kreisringförmigen Kanal 200 um den Wellenteil 194 in Fig. 14 und sie tritt in den Hohlraum 199 aus, der das obere Radiallager am Wellenteil I89 umgibt, so daß die aneinander angrenzenden Oberflächen der Lagerelemente 191, 192 geschmiert werden. Schließlich wird die Flüssigkeit durch eine einfache Schraubenpumpe I83 naoh oben durch einen kreisringförmigen Kanal 164 hlndurohgepumpt und strömt in die ausgedehnte oder entspannte organische Flüssigkeit aus, die durchThe organic working fluid then flows through to the top the annular channel 200 around the shaft portion 194 in Fig. 14 and it exits into the cavity 199, the upper Radial bearing on the shaft part I89 surrounds so that the adjacent surfaces of the bearing members 191, 192 are lubricated. Eventually the liquid is passed through a simple screw pump I83 pumped close to the top through an annular channel 164 and flows out into the expanded or relaxed organic liquid that flows through

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die Leitung 122 nach oben zur Erdoberfläche I3I geleitet wird. Auf diese Weise werden die verschiedenen Lager geschmiert, so daß ein zuverlässiger langlebiger Betrieb ermöglicht wird.line 122 passed up to earth's surface I3I will. In this way, the various bearings are lubricated so that reliable long-term operation is possible.

Ein Auslecken der teueren organischen Arbeite flüssigkeit und ein Eintreten des korrosiven Sole-Brunnenwassers in das Innere des Blockes 190 wird durch die in Fig. 18 unter dem Radiallager an dem Wellenteil 215 gezeigte Stirnflächendiohtung verhindert. Die untere Stirnfläche 219 des vergrößerten Wellenteils 215 liegt gegen die obere Stirnfläche eines eine Bohrung aufweisenden Ringes 230 an, der mit einem O-Ring 231 versehen ist, der mit der zylindrischen Oberfläche des Wellenteils 182 in Berührung steht. Der Ring 231 ist bestrebt, sich mit dem Wellenteil 182 zu drehen. Der Ring 251 bildet eine Übliche druckausgeglichene Dichtung mit der oberen Oberfläche 232 eines stationären Teils 233 der Dichtung. Das HindurchstrOmen der organischen Flüssigkeit nach unten wird weiterhin durch einen O-Ring 234 verhindert, der In einer Nut In dem Block 190 angeordnet 1st undjäer mit der äußeren zylindrischen Oberfläche des stationären Dichtungstelle 233 in Eingriff steht. Eine Schraubenfeder 236 liegt mit ihrem unteren Ende an einem Widerlager 237 in dem Block 190 an, während das obere Ende dieser Feder mit der Unterseite 235 des stationären Dichtungeteile 233 in Eingriff steht. Daher werden die Elemente 230 und 233 aneinander gehalten und ihre Orencfläohe 232 wird ebenfalls durch die organische ArbeiteflUsslgkeit geschmiert. Alternativ kann ein hermetisch gegenüber den Oberflächen 235 und 237 abgedichteter Federbalg anstelle der Feder 236 verwendet werden. Bei dieser letzteren Konstruktion kann der O-Ring 234 fortgelassen werden.A leak of the expensive organic labor and entry of the corrosive brine well water into the interior of the block 190 is indicated by the in Fig. 18 below the Prevents radial bearing on the shaft part 215 shown end face diaxing. The lower end face 219 of the enlarged shaft part 215 lies against the upper end face a ring 230 having a bore, which is provided with an O-ring 231, which is connected to the cylindrical surface of the shaft portion 182 is in contact. The ring 231 is endeavors to rotate with the shaft portion 182. The ring 251 forms a conventional pressure balanced seal with the upper surface 232 of a stationary portion 233 of the seal. The flowing of the organic liquid downwards is further prevented by an O-ring 234, the In A groove is arranged in the block 190 and is connected to the outer cylindrical surface of the stationary seal point 233 is engaged. A coil spring 236 lies with its lower end to an abutment 237 in the block 190, while the upper end of this spring with the underside 235 of the stationary seal part 233 in engagement stands. Therefore, the elements 230 and 233 are held together and their orenc surface 232 is also through the organic working fluid lubricated. Alternatively can a bellows hermetically sealed from surfaces 235 and 237 can be used in place of spring 236. In this latter construction, the O-ring 234 can be omitted.

Es ist zu erkennen, daß die beschriebene AusfUhrungsform eine geothermische Energiegewlnnungsvorrichtung mit verbessertem Wirkungsgrad ergibt, die die thermische EnergieIt can be seen that the embodiment described a geothermal energy harvesting device with improved efficiency, which the thermal energy

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ausnutzt, die in heißem Lösungsmittel führenden Brunnenwasser gespeichert ist wenn diese nach oben zur Erdoberfläche durch ein langgestrecktes lineares Wärmeaustauscherlement gepumpt wird, um kontinuierlich eine nach unten strömende organische Flüssigkeit in überkritischem Zustand zu erhitzen. Die vergrößerte Energie der organischen Flüssigkeit wird tief unten in dem Brunnen zum Betrieb einer thermodynamischen turbinegetriebenen Pumpe verwendet, um das heiße, Lösungsmittel führende Brunnenwasser mit hohem Druck und immer in flüssigem Zustand zur Erdoberfläche zu pumpen, von wo aus das Wasser wieder in die Erde eingeleitet wird. Die Temperaturdifferenz zwischen der nach oben strömenden Sole und der nach unten strömenden organischen Flüssigkeit wird in vorgegebener Weise entlang des unterirdischen langgestreckten Wärmetauscherelementes gesteuert. Nach dem Antreiben der am Boden des Brunnens angeordneten turbinengetriebenen Pumpe steigt die organische Flüssigkeit in einer thermisch isolierten Leitung zur Erdoberfläche auf und an der Erdoberfläche werden elektrische Leistungserzeugungseinrichtungen durch die organische Flüssigleit angetrieben, worauf diese in den Brunnen zurückgeleitet wird, damit sie während des Hindurchlaufens durch den langgestreckten Wärmetauscher erneut erhitzt wird.takes advantage of the well water stored in hot solvent when it goes up to the surface of the earth an elongated linear heat exchanger element is pumped is to continuously heat a downward flowing organic liquid in a supercritical state. The increased energy of the organic liquid goes deep down Used in the well to operate a thermodynamic turbine-driven pump to the hot, solvent leading well water at high pressure and always in a liquid state to the surface of the earth, from where the water is pumped reintroduced into the earth. The temperature difference between the upward flowing brine and the downward flowing flowing organic liquid is controlled in a predetermined manner along the underground elongated heat exchanger element. After driving the at the bottom of the well arranged turbine-driven pump, the organic liquid rises in a thermally insulated pipe to the earth's surface and on the earth's surface become electrical Power generating devices are driven by the organic liquid duct, whereupon these are returned to the well so that it is reheated as it passes through the elongated heat exchanger.

Der im Brunnen angeordnete Teil der Vorrichtung des geothermischen Systems ist gegenüber bekannten Vorrichtungen wesentlich vereinfacht, weil es niht erforderlich ist, einen im Brunnen angeordneten Druckregler und einen Dampfgenerator zu verwenden und weil die hochsteigende heiße Sole direkt beim Aufsteigen in dem Brunnen in einer wirkungsvolleren Weise dazu verwendet wird, die Wärme in einer langgestreckten geradlinigen Wärmeaustauschanordnung auszutauschen, so daß die Einführung von Wärme in die binäre Flüssigkeit bei konstanter Temperatur vermieden wird. Die Vorrichtung ergibt eine in idealer Weise kleine und im wesentlichen konstante Temperaturdifferenz zwischen der hochsteigenden SοIelösungThe arranged in the well part of the device of the geothermal system is significantly simplified compared to known devices, because it is not necessary to have a Well arranged pressure regulator and a steam generator to use and because the rising hot brine directly when ascending in the well is used in a more effective way to dissipate the heat in an elongated manner exchange rectilinear heat exchange arrangement, so that the introduction of heat into the binary liquid at constant temperature is avoided. The device yields an ideally small and essentially constant temperature difference between the rising brine

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und der nach unten strömenden organischen ArbeitsflUssigkeit entlang der Gesamtlänge des langgestreckten Wärmetauschers. Daher erfüllt ein Rohr, das bei bekannten Vorrichtungen einfach als Leitung verwendet wurde, eine doppelte Aufgabe und es dient nunmehr gleichzeitig als langgestreckter wirkungsvoller Wärmetauscher. Die am unteren Ende des Brunnens angeordnete Pumpe muS lediglich die geringen Reibungsverluste in dem Solerohr überwinden und die elektrische Leistung, die an der Erdoberfläche für eine vorgegebene Solequellentemperatur und Sole-Strömungsgeschwindigkeit erzeugt wird, ist beträchtlich vergrößert. Die angepaßten thermischen Eigenschaften der Solelösung und der ausgewählten damit zusammenwirkenden organischen ArbeitsflUssigkeit sind derart, daß ein äußerst wirkungsvoller thermischer Energieaustausch ermöglicht wird. Weiterhin sind die Gerätekosten und die Betriebskosten sowie die Kompliziertheit der an der Oberfläche angeordneten Einrichtungen wesentlich verringert, weil wesentliche Elemente der bekannten Vorrichtungen nicht mehr benötigt werden.and the downward flowing organic working fluid along the entire length of the elongated heat exchanger. Therefore, a pipe that in known devices easily meets was used as a conduit, a twofold task and it now serves at the same time as an elongated one more effectively Heat exchanger. The pump arranged at the lower end of the well only has to handle the low friction losses in the brine pipe and overcome the electrical power at the surface of the earth for a given brine source temperature and brine flow rate generated is considerably increased. The adapted thermal properties the brine solution and the selected organic working fluid interacting with it are such that enables an extremely effective thermal energy exchange will. Furthermore, the equipment costs and the operating costs as well as the complexity of the surface arranged facilities significantly reduced because essential elements of the known devices are no longer required will.

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Claims (7)

Patentansprüche :Patent claims: 1. Verfahren zur Überführung von thermischer Energie von "~" einem inneren heißen Bereich innerhalb der Erde zur Nutzung in der Nähe der Erdoberfläche, gekennzeichnet durch die Schritte der Überführung einer ersten zu Anfang einen relativ kühlen Zustand aufweisenden Flüssigkeit von einer ersten Station in der Nähe der Erdoberfläche (131) zu einer zweiten Station in der Erde, der Verwendung der thermischen Energie zur Umwandlung der ersten Flüssigkeit in einen überkritischen Zustand während der Überführung von der ersten zur zweiten Station, der Verwendung der ersten Flüssigkeit in überkritischem Zustand zum Antrieb von Pumpeneinrichtungen (172) an der zweiten Station, der Verwendung der Pumpeneinrichtungen (172) zum Pumpen einer zweiten Flüssigkeit von dem inneren heißen Bereich (84) zur ersten Station mit einem Druck, bei dem die zweite Flüssigkeit immer in flüssigem Zustand gehalten wird, der Überführung der im überkritischen Zustand befindlichen ersten Flüssigkeit nach dem Antrieb der Pumpeneinrichtungen (172) in thermisch isolierter Beziehung gegenüber der zweiten Flüssigkeit bis zur ersten Station und der Entnahme der thermischen Energie von der ersten in überkritischem Zustand befindlichen Flüssigkeit an der ersten Station zur Erzielung von Nutzleistung.A method of transferring thermal energy from "~" an inner hot area within the earth for use in the vicinity of the earth's surface, characterized by the steps of transferring a first initially relatively cool liquid from a first station in the vicinity the earth's surface (131) to a second station in the earth, the use of thermal energy to convert the first liquid into a supercritical state during the transfer from the first to the second station, the use of the first liquid in the supercritical state to drive pump devices ( 172) at the second station, the use of the pump means (172) for pumping a second liquid from the inner hot area (84) to the first station at a pressure at which the second liquid is always kept in a liquid state, the transfer of the im first liquid in the supercritical state after the drive d he pump means (172) in a thermally isolated relationship with respect to the second liquid up to the first station and the removal of the thermal energy from the first liquid in a supercritical state at the first station in order to achieve useful power. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennze lehnet, daß der Schritt der Verwendung der Pumpeneinrichtungen (172) zum Pumpen der zweiten Flüssigkeit von dem inneren heißen Bereich (84) zur ersten Station die direkte Rückführung der zweiten Flüssigkeit in die Erde an der Erdoberfläche (131) umfaßt.2. The method according to claim 1, characterized in that it rejects, that the step of using the pump means (172) to pump the second liquid from the inner hot area (84) to the first station the direct return of the second liquid into the earth at the Earth's surface (131) includes. 7 0 ·: ?U ? / 0 9 1 4 /7 0 ·:? U? / 0 9 1 4 / ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED 3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt der RUckurnwandlung der ersten Flüssigkeit in die in relativ kühlem Zustand befindliche erste Flüssigkeit nach der Entnahme der thermischen Energie.3. The method according to claim 2, characterized by the additional step of reverse conversion of the first liquid in the relatively cool first liquid after removal of the thermal Energy. h. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennze ichn e t , daß die die erste Flüssigkeit betreffenden Schritte in einem geschlossenen Kreislauf entsprechend dem Druck-Enthalpie-Diagramm nach Fig. ha oder 5a der Zeichnungen erfolgen. H. A method according to claim 2, characterized gekennze et ichn that steps relating to the first liquid in a closed circuit according to the pressure-enthalpy diagram out according to FIG. Ha or 5a of the drawings. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Verwendung der thermischen Energie zur Umwandlung der ersten Flüssigkeit in den überkritischen Zustand den zusätzlichen Schritt der Verwendung der zweiten Flüssigkeit nach dem Pumpen zur Wärmeübertragung auf die erste Flüssigkeit in sich vertikal erstreckenden Wärmetauschereinrichtungen (123) entsprechend einem Temperatur-/Vertikalstrecken-Diagramm gemäß Fig. 4b oder 5b der Zeichnungen einschließt.5. The method according to claim 2, characterized in that the step of using the thermal energy to convert the first liquid to the supercritical state includes the additional step of using the second liquid after pumping to transfer heat to the first liquid in vertically extending heat exchanger devices ( 123) according to a temperature / vertical distance diagram according to FIG. 4b or 5b of the drawings. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Überführung thermischer Energie von einem im Erdinneren liegenden heißen Bereich zu Nutzeinrichtungen in der Nähe der Erdoberfläche, g e kennzeichne t durch Wärmetauschereinrichtungen (123), die sich im wesentlichen von einer ersten Station6. Device for performing the method according to one of the preceding claims for transferring thermal Energy from a hot area in the interior of the earth to utility facilities near the earth's surface, ge denotes t through heat exchanger devices (123), which essentially extend from a first station benachbart zur Erdoberfläche (I3I) zu einer zweiten Station im Erdinneren erstrecken, und die eine sich anfänglich in relativ kühlem Zustand befindliche erste Flüssigkeit von der ersten Station zur zweiten Station überführen während sie die erste Flüssigkeit in den überkritischen Zustand umwandeln, um Antriebseinrichtungen (I70) an der zweiten Station anzutreiben, von den Antriebseinrichtungen (I70) an der zweiten Station angetriebene Pumpeinrichtungenadjacent to the earth's surface (I3I) to a second station extend in the interior of the earth, and the one initially located in a relatively cool state first liquid of the first station to the second station while they transfer the first liquid into the supercritical state convert to drive devices (I70) at the second Drive station from the drive devices (I70) pumping devices driven at the second station 70 2 342/09U70 2 342 / 09U -X--X- (172) zum Pumpen einer zweiten Flüssigkeit von dem heißen Bereich (84) im Erdinneren unter einem Druck, bei dem die zweite Flüssigkeit immer in flüssigem Zustand gehalten wird, Leitungsteile (126), die in Wärmeaustauschbeziehung mit den Wärmetauschereinrichtungen (125) stehen und die zweite Flüssigkeit von den Pumpeinrichtungen (172) zur ersten Station überführen, thermisch isolierende Leitungsteile (127) zur Überführung der in überkritischem Zustand befindlichen ersten Flüssigkeit von den Antriebseinrichtungen (170) zu der ersten Station unter thermischer Isolation gegenüber der zweiten Flüssigkeit, und thermische Energieüberführungseinrichtungen (101) an der ersten Station zur Entnahme eines Teils der thermischen Energie von der ersten in überkritischem Zustand befindlichen Flüssigkeit zur Erzeugung von Nutzleistung.(172) for pumping a second liquid from the hot area (84) in the earth's interior under a pressure at which the second liquid is always kept in a liquid state, conduit parts (126) which are in heat exchange relationship with the heat exchanger devices (125) and the second liquid from the pump devices (172) transfer first station, thermally insulating line parts (127) for transferring the in supercritical state located first liquid from the drive means (170) to the first station under thermal Isolation from the second liquid, and thermal energy transfer devices (101) on the first Station for extracting part of the thermal energy from the first in a supercritical state Liquid for generating useful power. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch mit dem Ausgang der thermischen Energieüberführungseinrichtungen (101) gekoppelte Einrichtungen (I09) zur Zuführung der ersten Flüssigkeit in relativ kühlem Zustand an die Wärmetauschereinrichtungen (123) an der ersten Station.7. Apparatus according to claim 6, characterized by with the output of the thermal energy transfer devices (101) coupled devices (I09) for supplying the first liquid in a relatively cool state to the heat exchanger devices (123) at the first station. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch FlüssigkeitsUberführungseinrichtungen (132, 133) an der ersten Station, die an dieser Station mit den Leitungsteilen (126) verbunden sind, um die zweite Flüssigkeit direkt in die Erde zurückzuleiten.8. Apparatus according to claim 7, characterized by liquid transfer devices (132, 133) at the first station, which are connected to the line parts (126) at this station, for the second liquid direct back into the earth. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennze ich net, daß die isolierenden Leitungsteile (127) innerhalb der Wärmetauschereinrichtungen (123) angeordnet sind und daß die Wärmetauschereinrichtungen (123) innerhalb der Leitungsteile (126) in Wärmeaustauschbeziehung angeordnet sind. 9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the insulating line parts (127) are arranged within the heat exchanger devices (123) and that the heat exchanger devices (123) are arranged in heat exchange relationship within the line parts (126) . 7 0 9 842/09 U m/' 7 0 9 842/09 U m / ' 10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschereinrichtungen (23) und die Leitungsteile (126) so angeordnet sind, daß die Strömungsrichtung der ersten Flüssigkeit in den Wärmetauschereinrichtungen (123) immer entgegengesetzt zur Strömungerichtung der zweiten Flüssigkeit verläuft, so daß die Temperatur der zweiten Flüssigkeit beim Hindurchlaufen durch die Leitungsteile (126) von der zweiten Station zur ersten Station kontinuierlich verringert wird.10. Apparatus according to claim 6, characterized in that that the heat exchanger devices (23) and the Line parts (126) are arranged so that the flow direction of the first liquid in the heat exchanger devices (123) always runs opposite to the direction of flow of the second liquid, so that the temperature the second liquid as it passes through the line parts (126) from the second station to the first station is continuously reduced. 11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschereinrichtungen (123), die Leitungsteile (126) die isolierenden Leitungsteile (127) und die Antriebseinrichtungen (170) so zusammenwirkend angeordnet sind, daß ein Druckgefälle zwischen der ersten Flüssigkeit in den Wärmetauschereinrichtungen (123) und der ersten Flüssigkeit in den isolierenden Leitungeteilen (127) aufrechterhalten wird, um die Antriebseinrichtungen (170) anzutreiben und um auf diese Weise thermische Energie von der zweiten Flüssigkeit auf die thermischen Energieüberführungseinrichtungen (101) zu übertragen.11. The device according to claim 6, characterized in that that the heat exchanger devices (123), the line parts (126) the insulating line parts (127) and the drive devices (170) are arranged so as to cooperate are that a pressure gradient between the first liquid in the heat exchanger devices (123) and the first liquid in the insulating line parts (127) is maintained in order to drive the drive devices (170) and in this way to generate thermal energy from the second liquid to the thermal energy transfer devices (101) to be transferred. 12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschereinrichtungen (123), die Antriebseinrichtungen (170), die isolierenden Leitungsteile (127), die Einrichtungen (109) zur Zuführung der ersten Flüssigkeit an die Wärmetauschereinrichtungen (123) und die EnergieUberfUhrungseinrichtungen (101) in einem geschlossenen Kreislauf angeordnet sind, so daß der Betrieb entsprechend dem Druck-Enthalpie-Diagramm nach Fig. 4a oder 5a der Zeichnungen erfolgt.12. The device according to claim 7, characterized in that the heat exchanger devices (123), the drive devices (170), the insulating line parts (127), the devices (109) for supplying the first liquid to the heat exchanger devices (123) and the energy transfer devices ( 101) are arranged in a closed circuit, so that the operation takes place according to the pressure-enthalpy diagram according to Fig. 4a or 5a of the drawings. 13. Vorrichtung nach Anqpuch 6, dadurch gekennzeich net, daß die ersten und zweiten Flüssigkeiten im wesentlichen konstante spezifische Warmeeigenschaften als Funktion der Temperatur aufweisen. 13. The device according to Anqpuch 6, characterized in that the first and second liquids have substantially constant specific heat properties as a function of temperature. 909842/0914 /909842/0914 / 14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschereinrichtungen (125) und die Leitungsteile (126) im Betrieb so angeordnet sind, daß eine im wesentlichen konstante Temperaturdifferenz zwischen den entgegengesetzt fließenden ersten und zweiten Flüssigkeiten entlang der gesamten Bewegungsstrecke aufrechterhalten wird.14. Apparatus according to claim 10, characterized in that the heat exchanger devices (125) and the line parts (126) so arranged during operation are that a substantially constant temperature difference between the oppositely flowing first and second fluids is maintained along the entire travel path. 15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschereinrichtungen (123) und die Leitungsteile (126) im Betrieb so angeordnet sind, daß eine größere Temperaturdifferenz zwischen den entgegengesetzt strömenden ersten und zweiten Flüssigkeiten entlang im wesentlichen der gesamten Bewegungsstrecke verglichen mit der Temperaturdifferenz an den gegenüberliegenden Enden der Wärmetauschereinrichtungen (123) aufrechterhalten wird.15. The device according to claim 10, characterized in that the heat exchanger devices (123) and the line parts (126) so arranged during operation are that a greater temperature difference between the oppositely flowing first and second Liquids along substantially the entire travel distance compared to the temperature difference at the opposite ends of the heat exchange means (123). 16. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die die thermischen Ubertragungseigenschaften der WariTietauschereinrlchtungen (123) von einem niedrigsten Wert benachbart zur zweiten Station auf einen Maximalwert benachbart zur ersten Station vergrößern. 16. The device according to claim 6, characterized by means of the thermal transmission properties of the exchange devices (123) from a lowest value adjacent to the second station Increase to a maximum value adjacent to the first station. 17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Überführung von thermischer Energie aus einer geothermischen Flüssigkeit von einem im Erdinneren liegenden heißen Bereich zur Ausnutzung an der Erdoberfläche, gekennzeichne t durch thermisch isolierende Rohrteile (127), die erste Leitungsteile (122) bilden, thermisch leitende Rohrteile (123), die um die thermisch Isolierenden Rohrteile (127) herum angeordnet sind, um zweite Leitungsteile (124) zu bilden, dritte Rohrteile (125), die im wesentlichen koaxial um die thermisch leitenden Rohrteile (123) ange-17. Device for performing the method according to one of claims 1 to 5 for the transfer of thermal Energy from a geothermal liquid from a hot area in the earth's interior for use at the earth's surface, marked by thermally insulating pipe parts (127), the first Conduit parts (122) form thermally conductive pipe parts (123) which surround the thermally insulating pipe parts (127) are arranged around to form second conduit parts (124), third pipe parts (125), which are essentially coaxially around the thermally conductive pipe parts (123) 709842/09U /709842 / 09U / -Jf--Jf- ordnet sind, um dritte Leitungsteile (126) zu bilden, Pumpeneinrichtungen (172) zum Pumpen der geothermischen Flüssigkeit in Richtung auf die Erdoberfläche durch die dritten Leitungsteile (126) hindurch in Wärmeaustauschbeziehung mit den thermisch leitenden Rohrteilen (12j5), und Antriebseinrichtungen (170) zum Antreiben der Pumpeneinrichtungen (172), wobei die Antriebseinrichtungen (170) betriebsmäßig mit den zweiten Leitungsteilen (124) verbunden sind und auf die Strömung einer in überkritischem Zustand befindlichen Arbeitsflüssigkeit in den zweiten Leitungsteilen (124) von der Erdoberfläche (l^l) aus ansprechen.are arranged to form third line parts (126), pump devices (172) for pumping the geothermal Liquid towards the earth's surface through the third conduit portions (126) in heat exchange relationship with the thermally conductive pipe parts (12j5), and drive devices (170) for driving the pump devices (172), wherein the drive devices (170) are operatively connected to the second conduit parts (124) and the flow of a working fluid in a supercritical state in the second line parts Address (124) from the surface of the earth (l ^ l). 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Zuführung der im überkritischen Zustand befindlichen Arbeitsflüssigkeit nach dem Austritt aus den Antriebseinrichtungen (170) in die ersten Leitungsteile (122) zur Rückführung an die Erdoberfläche 18. Apparatus according to claim 17, characterized by means of supplying the working fluid in the supercritical state the exit from the drive devices (170) into the first line parts (122) for return to the earth's surface 19· Vorrichtung nach Anspruch l8, gekennzeichnet durch thermischen Energieüberführungseinrichtungen (101), die mit den ersten Leitungsteilen (122) an der Erdoberfläche (131) verbunden sind, um einen Teil der thermischen Energie aus der in überkritischem Zustand befindlichen Arbeitsflüssigkeit zur Gewinnung von Nutzleistung abzuleiten. 19 · Device according to claim l8, characterized by thermal energy transfer devices (101), which are connected to the first line parts (122) on the earth's surface (131) to absorb part of the thermal energy derive from the working fluid in the supercritical state to gain useful power. 20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch mit dem Ausgang (I05) der thermischen Energieüberführungseinrichtungen (101) gekoppelte Einrichtungen (109) zur Zuführung der Arbeitsflüssigkeit in relativ kühlem Zustand an die dritten leitungsteile (124).20. The device according to claim 19, characterized by devices coupled to the output (I05) of the thermal energy transfer devices (101) (109) for supplying the working fluid in a relatively cool state to the third line parts (124). 21. Vorrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch vierte Leitungsteile (1J52, 135), die mit den dritten Leitungsteilen (126) an der ersten Station verbunden sind21. The device according to claim 20, characterized by fourth line parts (1J52, 135) with the third Line parts (126) are connected at the first station 7 0 3842/09 U ·/·7 0 3842/09 U · / · Erde zu-Earth to- und die geothermische Flüssigkeit direkt in die rückleiten.and return the geothermal fluid directly to the. 709842/09U709842 / 09U
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